JP2007175861A - Inspection method for micro-structure and micro-machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection method, performing an inspection for the process confirmation for a structure in a micro-machine, the inspection for electric characteristic and the inspection for mechanical characteristic in non-contact state. <P>SOLUTION: In this inspection method for the structure including a first conductive layer, a second conductive layer provided parallel to the first conductive layer and a sacrifice layer or a space part provided between the first conductive layer and the second conductive layer, an antenna is connected to the structure, the power is supplied to the structure by wireless through the antenna, and an electromagnetic wave generated from the antenna is detected as the characteristic of the structure. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、表面マイクロマシニングによって作製されるマイクロマシンが有する構造体の検査方法、およびその検査方法を適用して作製されたマイクロマシン並びに構造体に関する。 The present invention relates to a method for inspecting a structure included in a micromachine manufactured by surface micromachining, and a micromachine and a structure manufactured by applying the inspection method.

マイクロマシンは、MEMS(Micro Electro Mechanical System)、MST(Micro System Technology)とも呼ばれ、微小な機械的構造体(微小構造体、又は単に構造体とよぶ)と、電気回路とを融合した総合的なシステムを指す。
また、マイクロマシンは、シリコン基板の結晶異方性を利用して構造体を作製するバルクマイクロマシンと、様々な基板上に薄膜を積層して立体的な構造体を作製する表面マイクロマシンとがある。これらはどちらを作製する場合にも、ある機能を有する構造体と周辺回路(電気回路)とを、オンチップあるいはオンパッケージで集積している。
ここでオンチップとは、同一基板上に半導体素子を有する電気回路および構造体を作製することであり、オンパッケージとは、別々の基板上に作製された電気回路と構造体とを一つのパッケージに入れて最終製品の形態にすることである。
The micromachine is also called MEMS (Micro Electro Mechanical System) or MST (Micro System Technology), and is a comprehensive combination of a micro mechanical structure (called a micro structure or simply a structure) and an electric circuit. Refers to the system.
Micromachines include bulk micromachines that produce structures using crystal anisotropy of silicon substrates and surface micromachines that produce three-dimensional structures by stacking thin films on various substrates. In either of these methods, a structure having a certain function and a peripheral circuit (electric circuit) are integrated on-chip or on-package.
Here, on-chip refers to manufacturing an electric circuit and a structure having semiconductor elements on the same substrate, and on-package refers to an electric circuit and a structure manufactured on separate substrates in one package. In the form of the final product.

表面マイクロマシニング、またはバルクマイクロマシニング技術によって作製される構造体と、従来のLSI技術によって作製される周辺回路とは歩留まり低下の原因が異なる。したがって、それらをあわせ持つマイクロマシンの歩留まりは、オンチップであってもオンパッケージであっても、構造体の歩留まりと電気回路の歩留まりとの積となるので生産性を高めることが難しい。 A structure manufactured by surface micromachining or bulk micromachining technology and a peripheral circuit manufactured by conventional LSI technology have different causes of yield reduction. Therefore, the yield of the micromachine having both of them is the product of the yield of the structure and the yield of the electric circuit, whether it is on-chip or on-package, so it is difficult to increase productivity.

とりわけ、歩留まりが低いのは構造体側である。これには様々な理由があるが、例えば膜厚やエッチング速度等のプロセスチェックを行った基板はプロセスに戻すことができずに廃棄しなければならなかったり、構造体を最終製品に実装するまで正常に動作するか否かの評価が困難であるといった問題を有しているためである。これらの問題を解決すべく、様々な研究が行われている(例えば、特許文献1、2を参照。)。
特開2005−43514号公報 特許第3549105号公報
In particular, the structure has a low yield. There are various reasons for this. For example, a substrate that has undergone process checks such as film thickness and etching rate cannot be returned to the process and must be discarded, or until the structure is mounted on the final product. This is because it has a problem that it is difficult to evaluate whether or not it operates normally. Various studies have been conducted to solve these problems (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
JP 2005-43514 A Japanese Patent No. 3549105

特許文献1では、内部応力により構造体が変形しているか否か、また、設計時に設定した特性が得られるか否かを精度良く判定するデバイスの測定方法および検査方法が提案されている。また特許文献2では、構造体の周波数特性を利用してアクチュエータの機械特性を検査する方法が提案されている。 Patent Document 1 proposes a device measurement method and an inspection method that accurately determine whether or not a structure is deformed by internal stress and whether or not characteristics set at the time of design can be obtained. Patent Document 2 proposes a method for inspecting the mechanical characteristics of an actuator using the frequency characteristics of the structure.

上記の技術によって、顕微鏡観察や電気特性測定等で構造体の検査を行うことができ、検査後に基板を廃棄することもない。しかしながら、例えば上記特許文献1の検査は、検査パターンに対して行われ、作製する構造体そのものを検査することができない。また、上記特許文献2の検査は、構造体の作製が完了した後にだけ実施でき、工程確認のための検査を行うことができない。 With the above technique, the structure can be inspected by microscopic observation, electrical property measurement, etc., and the substrate is not discarded after the inspection. However, for example, the inspection disclosed in Patent Document 1 is performed on the inspection pattern, and the structure to be manufactured cannot be inspected. Moreover, the inspection of the above-mentioned Patent Document 2 can be performed only after the fabrication of the structure is completed, and inspection for process confirmation cannot be performed.

一般的に、基板上に作製された構造体の全数に対して工程確認の検査や電気特性の検査は、その構造や機構が複雑であるため高度な技術や高価な装置を必要とする上に非常に時間がかかり、実施することが容易ではない。また、電気特性測定はプローバの針を基板に接触させて行うが、これは一般的な半導体素子と異なり、三次元の立体構造を有する構造体を破壊してしまう危険が大きくなる。 In general, the process confirmation inspection and electrical characteristic inspection for the total number of structures fabricated on the substrate require sophisticated technology and expensive equipment because the structure and mechanism are complicated. It is very time consuming and not easy to implement. In addition, the measurement of electrical characteristics is performed by bringing a prober's needle into contact with the substrate. However, unlike a general semiconductor element, this increases the risk of destroying a structure having a three-dimensional structure.

また、プローバの針を接触させて検査を行うと、接触した部分の層が剥がれたり、ごみが落ちることによって基板が汚染される。 In addition, when an inspection is performed with a prober in contact with the probe, the substrate is contaminated by peeling off the layer of the contacted part or dropping the dust.

一般的な半導体素子作製工程中に接触式の検査を行った場合には、基板は必ず洗浄してから工程に戻される。しかしながら、空間部分があり3次元的な立体構造を有するマイクロマシンは、その構造体を破壊してしまうために洗浄することができない。 When a contact-type inspection is performed during a general semiconductor element manufacturing process, the substrate is always washed and then returned to the process. However, a micromachine having a space portion and having a three-dimensional structure cannot be cleaned because the structure is destroyed.

さらに、構造体が有する空間部分は、構造層の下の犠牲層をエッチングにより除去することで形成される。ここで構造層が可視光に対し不透明な材料で形成されていれば(ほとんどの場合構造層に金属を使用するため不透明である)、犠牲層エッチングにより犠牲層が完全に除去されたか否かは、光学顕微鏡等の容易な手段を用いて検査することはできない。もし検査を行うのであれば、犠牲層エッチング後に基板を分断し、SEM等で断面を観察する。しかしながらこの検査により犠牲層が完全に除去されているか否かが分かったとしても、既に分断された基板を工程に戻すことは不可能である。 Further, the space portion included in the structure is formed by removing the sacrificial layer under the structure layer by etching. If the structural layer is made of a material that is opaque to visible light (mostly opaque because of the use of metal for the structural layer), whether or not the sacrificial layer has been completely removed by sacrificial layer etching. It cannot be inspected using an easy means such as an optical microscope. If inspection is to be performed, the substrate is divided after the sacrificial layer etching, and the cross section is observed with an SEM or the like. However, even if it is determined by this inspection whether or not the sacrificial layer has been completely removed, it is impossible to return the already divided substrate to the process.

このようなことから、構造体と周辺回路とをオンパッケージする場合、周辺回路は確実に動作するものが検査により選択されているが、構造体は全数検査が困難なため、パッケージ後に動作するか否かの最終検査で、初めて全数検査が行われている。これはマイクロマシンの生産性を非常に低下させる原因である。 For this reason, when the structure and the peripheral circuit are on-packaged, the peripheral circuit is selected by inspection so that the peripheral circuit operates reliably. 100% inspection has been performed for the first time in the final inspection of NO. This is a cause of greatly reducing the productivity of the micromachine.

本発明は上記課題に鑑み、マイクロマシンの構造体の工程確認の検査、電気特性の検査および機械特性の検査を非接触で容易に実施できる検査方法を提供することを目的とする。また、検査用に設けたパターンや回路を用いて、全ての構造体に対する工程確認の検査、電気特性の検査及び機械特性の検査を行うことができる検査方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an inspection method capable of easily performing non-contact inspection of inspection of a structure of a micromachine structure, inspection of electric characteristics, and inspection of mechanical characteristics. It is another object of the present invention to provide an inspection method capable of performing a process confirmation inspection, an electrical property inspection, and a mechanical property inspection for all structures using a pattern or a circuit provided for inspection.

本発明に係る微小構造体の検査方法は、第1の導電層、第2の導電層、および第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する構造体と、その構造体とアンテナを接続して回路を形成する。そして、アンテナを介して無線で構造体に電力を供給し、アンテナから発生する電磁波を構造体の特性として検出することを特徴とする。   A method for inspecting a microstructure according to the present invention includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space portion provided between the first conductive layer and the second conductive layer. A circuit is formed by connecting the structure and the antenna to the structure. Then, power is supplied to the structure body wirelessly through the antenna, and electromagnetic waves generated from the antenna are detected as characteristics of the structure body.

本発明に係る他の微小構造体の検査方法は、第1の導電層、第2の導電層、および第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する構造体に、電源回路が接続されており、
構造体および電源回路にアンテナを接続して回路を形成する。
そして、アンテナを介して無線で構造体および電源回路に電力を供給し、
アンテナから発生する電磁波を構造体の特性として検出することを特徴とする。
Another microstructure inspection method according to the present invention includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space portion provided between the first conductive layer and the second conductive layer. A power supply circuit is connected to the structure having
An antenna is connected to the structure body and the power supply circuit to form a circuit.
Then, power is supplied to the structure and the power supply circuit wirelessly through the antenna,
An electromagnetic wave generated from an antenna is detected as a characteristic of the structure.

本発明に係る他の微小構造体の検査方法は、第1の導電層、第2の導電層、および第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する構造体に電源回路を接続し、
構造体および電源回路とアンテナを接続して回路を形成する。
そして、アンテナを介して無線で構造体および電気回路に電力を供給し、
アンテナから発生する電磁波を構造体および電気回路の特性として検出することを特徴とする。
Another microstructure inspection method according to the present invention includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space portion provided between the first conductive layer and the second conductive layer. A power supply circuit is connected to the structure having
A circuit is formed by connecting the structure and the power supply circuit to the antenna.
And power is supplied to the structure and the electric circuit wirelessly through the antenna,
An electromagnetic wave generated from an antenna is detected as a characteristic of a structure and an electric circuit.

本発明に係る他の微小構造体の検査方法は、第1の導電層、第2の導電層、および第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する構造体に、制御回路が接続され、
制御回路に電源回路が接続されており、
少なくとも構造体、制御回路および電源回路のいずれか一と接続されるアンテナとを有する回路を形成する。
そして、アンテナを介して無線で構造体、制御回路および電源回路に電力を供給し、
アンテナから発生する電磁波を構造体の特性として検出することを特徴とする。
Another microstructure inspection method according to the present invention includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space portion provided between the first conductive layer and the second conductive layer. A control circuit is connected to the structure having
A power circuit is connected to the control circuit,
A circuit having at least an antenna connected to any one of the structure, the control circuit, and the power supply circuit is formed.
And power is supplied to the structure, the control circuit and the power supply circuit wirelessly through the antenna,
An electromagnetic wave generated from an antenna is detected as a characteristic of the structure.

上記制御回路は、ドライバまたはデコーダを具備する。   The control circuit includes a driver or a decoder.

上記電源回路は、昇圧回路を具備する。   The power supply circuit includes a booster circuit.

本発明に係る他の微小構造体の検査方法は、第1の導電層、第2の導電層、および第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する構造体にアンテナが接続され、
第1の導電層は第1のパッドと接続され、
第2の導電層は第2のパッドと接続されており、
そして、パッドから構造体に電力を供給し、
アンテナから発生する電磁波の変化を構造体の特性として検出することを特徴とする。
Another microstructure inspection method according to the present invention includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space portion provided between the first conductive layer and the second conductive layer. An antenna is connected to the structure having
The first conductive layer is connected to the first pad;
The second conductive layer is connected to the second pad;
And power is supplied from the pad to the structure,
It is characterized in that a change in electromagnetic waves generated from an antenna is detected as a characteristic of the structure.

本発明に係る他の微小構造体の検査方法は、第1の導電層、第2の導電層、および第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する構造体にアンテナが接続され、
第1の導電層には、第1のパッドが接続され、
第2の導電層には、第2のパッドが接続され、
アンテナを介して無線で前記構造体に電力を供給し、
構造体に印加される電圧、または構造体に流れる電流を前記構造体の特性として第1のパッド及び第2のパッドから検出することを特徴とする。
Another microstructure inspection method according to the present invention includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space portion provided between the first conductive layer and the second conductive layer. An antenna is connected to the structure having
A first pad is connected to the first conductive layer,
A second pad is connected to the second conductive layer,
Supplying power to the structure wirelessly via an antenna;
A voltage applied to the structure body or a current flowing through the structure body is detected from the first pad and the second pad as a characteristic of the structure body.

本発明に係る他の微小構造体の検査方法は、第1の導電層、第2の導電層、および第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する第1の構造体がアンテナと接続され、
第1の構造体に隣接して第1の構造体と同一の構造を有する第2の構造体が設けられ、
アンテナを介して無線で第1の構造体に電力を供給し、
アンテナから発生する電磁波を第1の構造体の特性として検出し、第2の構造体の特性を評価することを特徴とする。
Another microstructure inspection method according to the present invention includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space portion provided between the first conductive layer and the second conductive layer. A first structure having a connection to an antenna;
A second structure having the same structure as the first structure is provided adjacent to the first structure;
Supplying power to the first structure wirelessly via an antenna;
An electromagnetic wave generated from the antenna is detected as the characteristic of the first structure, and the characteristic of the second structure is evaluated.

本発明に係る他の微小構造体の検査方法は、電力の周波数又は強度を変化させ、アンテナから発生する電磁波の強度を周波数の変化又は強度と関係づけて特性として検出することを特徴とする。   Another micro structure inspection method according to the present invention is characterized in that the frequency or intensity of electric power is changed, and the intensity of electromagnetic waves generated from an antenna is detected as a characteristic in relation to the change or intensity of the frequency.

本発明に係る他の微小構造体の検査方法は、第1の導電層、第2の導電層、および第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する構造体において、
第1の導電層は第1のパッドと接続され、
第2の導電層は第2のパッドと接続され、
第1のパッド及び第2のパッドから構造体に電力を供給し、
構造体に流れる電流を構造体の特性として検出することを特徴とする。
Another microstructure inspection method according to the present invention includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space portion provided between the first conductive layer and the second conductive layer. In a structure having
The first conductive layer is connected to the first pad;
The second conductive layer is connected to the second pad;
Supplying power to the structure from the first pad and the second pad;
It is characterized in that a current flowing through the structure is detected as a characteristic of the structure.

本発明に係る他の微小構造体の検査方法は、第1の導電層、第2の導電層、および第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有して特性が既知である第1の構造体が第1のアンテナに接続され、
第1の構造体と同一の構造を有する第2の構造体は、第1のアンテナと同一の構造の第2のアンテナに接続され、
第1のアンテナを介して無線で第1の構造体に電力を供給し、
第1のアンテナから発生する電磁波を検出して第2の構造体の基準特性とし、
第2のアンテナを介して無線で第2の構造体に電力を供給し、
第2のアンテナから発生する電磁波を第2の構造体の特性として検出し、
検出した第2の構造体の特性を前記基準特性と比較することにより第2の構造体の特性を評価することを特徴とする。
Another microstructure inspection method according to the present invention includes a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space portion provided between the first conductive layer and the second conductive layer. A first structure having a known characteristic is connected to the first antenna;
A second structure having the same structure as the first structure is connected to a second antenna having the same structure as the first antenna;
Supplying power to the first structure wirelessly via the first antenna;
The electromagnetic wave generated from the first antenna is detected and used as the reference characteristic of the second structure,
Supplying power to the second structure wirelessly via the second antenna;
Detecting electromagnetic waves generated from the second antenna as a characteristic of the second structure,
The characteristic of the second structure is evaluated by comparing the characteristic of the detected second structure with the reference characteristic.

上記本発明に係る微小構造体の検査方法は、例えば、電力の周波数を変化させ、第1のアンテナ及び第2のアンテナから発生する電磁波の強度を周波数の変化と関係づけて特性として検出することを特徴とする。   In the microstructure inspection method according to the present invention, for example, the frequency of power is changed, and the intensity of electromagnetic waves generated from the first antenna and the second antenna is detected as a characteristic in relation to the change in frequency. It is characterized by.

上記本発明に係る微小構造体の検査方法は、空間部分は、犠牲層を除去することにより形成されることを特徴とする。この犠牲層の除去は、エッチングにより行われ、本明細書では、その工程を犠牲層エッチングとよぶ。   In the microstructure inspection method according to the present invention, the space portion is formed by removing the sacrificial layer. The removal of the sacrificial layer is performed by etching. In this specification, this process is called sacrificial layer etching.

上記本発明に係る微小構造体の検査方法において、第1の構造体と第2の構造体とは同一基板上に設けることができる。   In the microstructure inspection method according to the present invention, the first structure and the second structure can be provided over the same substrate.

上記本発明に係る微小構造体の検査方法において、第1の構造体と第2の構造体とは別々の基板上に設けることができる。   In the microstructure inspection method according to the present invention, the first structure and the second structure can be provided on different substrates.

本発明に係る他の微小構造体の検査方法において、特性とは、犠牲層の膜厚、犠牲層にかかる応力、空間部分の高さ(すなわち第1の導電層と第2の導電層間の距離)、構造体のバネ定数、構造体の共振周波数、構造体の駆動電圧又は犠牲層の有無であることを特徴とする。また、それらの測定結果を組み合わせることで、構造層の内部応力を求めることも可能である。なお、本発明において、第1の導電層と第2の導電層とは平行に設けられていることが好ましい。   In the other microstructure inspection method according to the present invention, the characteristics include the thickness of the sacrificial layer, the stress applied to the sacrificial layer, and the height of the space (that is, the distance between the first conductive layer and the second conductive layer). ), The spring constant of the structure, the resonance frequency of the structure, the driving voltage of the structure, or the presence or absence of a sacrificial layer. It is also possible to determine the internal stress of the structural layer by combining these measurement results. Note that in the present invention, the first conductive layer and the second conductive layer are preferably provided in parallel.

電力の強度を変化させ、アンテナから発生する電磁波の強度を電力の強度と関係づけて特性として検出することを特徴とする。   It is characterized in that the intensity of electric power is changed and the intensity of electromagnetic waves generated from an antenna is detected as a characteristic in relation to the intensity of electric power.

電力の周波数を変化させ、アンテナから発生する電磁波の変化を周波数の変化と関係づけて検出し、電磁波の強度が最も大きくなる周波数から犠牲層の膜厚を評価することを特徴とする。   It is characterized in that the frequency of electric power is changed, the change in the electromagnetic wave generated from the antenna is detected in relation to the change in the frequency, and the film thickness of the sacrificial layer is evaluated from the frequency at which the intensity of the electromagnetic wave becomes maximum.

構造体は、絶縁表面を有する基板上に形成されていることを特徴とする。   The structure body is formed over a substrate having an insulating surface.

本発明に係るマイクロマシンは、上記したいずれかの微小構造体の検査方法を適用して検査された微小構造体と該微小構造体と接続された電気回路を有するマイクロマシンである。   A micromachine according to the present invention is a micromachine having a microstructure inspected by applying any one of the above-described inspection methods for a microstructure and an electric circuit connected to the microstructure.

本発明に係るマイクロマシンは、基板上に形成された第1の導電層と、第1の導電層と平行に設けられた第2の導電層を有し、第1の導電層および第2の導電層のうち少なくとも一方は、断線された配線と接続されていることを特徴とする。   A micromachine according to the present invention includes a first conductive layer formed on a substrate and a second conductive layer provided in parallel with the first conductive layer, and the first conductive layer and the second conductive layer are provided. At least one of the layers is connected to a disconnected wiring.

第1の導電層は、絶縁性を有する基板上に形成されていることを特徴とする。   The first conductive layer is formed over an insulating substrate.

絶縁性を有する基板は、ガラス基板又はプラスチック基板であることを特徴とする。   The insulating substrate is a glass substrate or a plastic substrate.

第1の導電層と第2の導電層は、平行に設けられていることを特徴とする。なお、本明細書において、平行とは、多少のずれを含み、±5度程度のずれを有している場合も含まれるものとする。   The first conductive layer and the second conductive layer are provided in parallel. In the present specification, the term “parallel” includes a slight deviation and includes a deviation of about ± 5 degrees.

本発明に係るマイクロマシンは、基板上に、第1の導電層、第1の導電層と平行に設けられた第2の導電層と、第1の導電層と同ノードに接続される第1の配線、または第2の導電層と同ノードに接続される第2の配線を有し、基板が第1の配線または第2の配線を切断するように分断されていることを特徴とする。つまり、基板の側面と第1の配線又は第2の配線の切断面が概ね揃っていると言い換えることができる。このように、配線を切断されたままにすることで配線を除去する工程を省略することができる。   The micromachine according to the present invention includes a first conductive layer, a second conductive layer provided in parallel with the first conductive layer, and a first conductive layer connected to the same node as the first conductive layer. It has a wiring or a second wiring connected to the same node as the second conductive layer, and the substrate is divided so as to cut the first wiring or the second wiring. In other words, it can be said that the side surface of the substrate and the cut surface of the first wiring or the second wiring are substantially aligned. In this way, the step of removing the wiring can be omitted by leaving the wiring cut.

本発明において、マイクロマシンは、内部に空間部分を有して三次元的な立体構造を有する構造体(微小構造体ともいう)と、その構造体を制御し、又は構造体からの出力を検知するための電気回路を有する。そして、構造体は、空間部分を挟んで向かい合う平行な二つの電極を有し、そのうち一つは基板に固定されていて可動することのない固定電極(本明細書では第1の導電層)であり、もう一つは可動することのできる電極(本明細書では第2の導電層)である。
また、可動することができる第2の導電層は単層で形成されていることもあるが、その第2の導電層上に絶縁層等を積層して可動する層を構成している場合が多い。本明細書では、この第2の導電層や絶縁層を積層して形成されている可動する層を構造層と記載する。
In the present invention, the micromachine has a space portion inside and has a three-dimensional structure (also referred to as a microstructure), and controls the structure or detects an output from the structure. For having an electric circuit. The structure has two parallel electrodes facing each other across the space portion, one of which is a fixed electrode (first conductive layer in this specification) that is fixed to the substrate and does not move. And the other is a movable electrode (second conductive layer in this specification).
In addition, the movable second conductive layer may be formed as a single layer, but there are cases where a movable layer is configured by laminating an insulating layer or the like on the second conductive layer. Many. In this specification, a movable layer formed by stacking the second conductive layer and the insulating layer is referred to as a structural layer.

本発明は、アンテナと構造体とを接続した検査回路を設けることで、作製中および作製後のマイクロマシンを非接触で検査することができる。これにより、プローバの針を接触させる検査のように検査時の位置精度を求められることがなく、実施者も容易に検査を行うことができる。また、複数の項目や複数の基板にわたって検査を行う場合にも、針の位置決めに要する時間が不要なため、検査時間を短縮し、生産性を向上することができる。さらに針の接触により、空間部分がある三次元の立体構造を有する構造体を破壊してしまう危険性をなくすことができ、また針の接触による基板の汚染をなくすことができる。 In the present invention, by providing an inspection circuit in which an antenna and a structure are connected, a micromachine during and after fabrication can be inspected in a non-contact manner. Thus, the position accuracy at the time of the inspection is not required unlike the inspection in which the prober's needle is brought into contact, and the practitioner can easily perform the inspection. Also, when inspection is performed over a plurality of items and a plurality of substrates, the time required for needle positioning is unnecessary, so that the inspection time can be shortened and productivity can be improved. Furthermore, it is possible to eliminate the risk of destroying a structure having a three-dimensional structure with a space portion due to contact with the needle, and it is possible to eliminate contamination of the substrate due to contact with the needle.

また、非接触で膜厚や動作特性等の検査を行うことができるため、検査後に基板を工程に戻すことができる。これは、検査ごとに基板を分断又は破棄する必要がなくなり、生産性を向上することができる。 In addition, since the film thickness, operating characteristics, and the like can be inspected in a non-contact manner, the substrate can be returned to the process after the inspection. This eliminates the need to divide or discard the substrate for each inspection, and can improve productivity.

また、供給電力や周波数に依存した変化を検出することで、不透明な層の下の状態、例えば構造層下の犠牲層の厚さや、犠牲層エッチングの進行状況、空間部分の高さ等を検査することができる。さらに、検査回路がアンテナを含む無線通信回路や制御回路等を有することで、構造層の内部応力、構造層のバネ定数、構造層の共振周波数、構造体の駆動電圧等、構造体の様々な動的特性又は静的特性を検査することができる。 In addition, by detecting changes depending on the power supply and frequency, the state under the opaque layer, for example, the thickness of the sacrificial layer under the structural layer, the progress of sacrificial layer etching, and the height of the space are inspected. can do. Furthermore, since the inspection circuit includes a wireless communication circuit including an antenna, a control circuit, and the like, various structural elements such as an internal stress of the structural layer, a spring constant of the structural layer, a resonance frequency of the structural layer, a driving voltage of the structural body, etc. Dynamic or static characteristics can be inspected.

本発明の検査方法を適用することで、マイクロマシンの作製中、好ましくは犠牲層のエッチングの前や、基板を分断する前に構造体の特性の検査を行うことができる。これにより、不良を発見した時にリペアできる確率が高くなり、生産性を向上することができる。 By applying the inspection method of the present invention, the characteristics of the structure can be inspected during the fabrication of the micromachine, preferably before the sacrifice layer is etched or before the substrate is divided. As a result, the probability of repair when a defect is found increases, and productivity can be improved.

また、検査回路を構成する構造体と共に、アンテナ等の部分もMEMS技術により作製できるため、高感度の無線通信回路を同時形成し、検査精度を向上させることも可能である。 In addition, since a part such as an antenna can be manufactured by the MEMS technology together with the structure forming the inspection circuit, a highly sensitive wireless communication circuit can be formed at the same time, and the inspection accuracy can be improved.

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されない。本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解されるからである。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容のみに限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて本発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description. It will be readily understood by those skilled in the art that various changes in form and details can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments given below. Note that in describing the structure of the present invention with reference to drawings, the same reference numerals may be used in common in different drawings.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明のマイクロマシンの検査方法、およびその検査を行うために設ける回路について説明する。本発明のマイクロマシンの検査方法は、検査対象、すなわちマイクロマシンを構成する構造体とアンテナとを接続した回路を設け、電磁波を用いて無線で検査を行うことを特徴とする。本明細書では、検査のために設ける当該回路を検査回路と記載する。
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, a micromachine inspection method of the present invention and a circuit provided for performing the inspection will be described. The micromachine inspection method of the present invention is characterized by providing a circuit in which a structure to be inspected, that is, a structure constituting the micromachine, and an antenna are provided, and performing inspection wirelessly using electromagnetic waves. In this specification, the circuit provided for inspection is referred to as an inspection circuit.

図1(A)に、検査装置101と検査回路102とを示す。検査装置101は、測定者が操作を行ったり測定結果を出力するための入出力インターフェース103、測定項目に対応して無線通信を制御するための制御回路104、および検査回路102と通信を行うための無線回路105を有する。無線回路105は、可変抵抗や可変容量等を有し、出力する電力の大きさや周波数等を変更することができる可変電源、およびアンテナ106を有し、制御回路104からの制御によって、測定項目に対応した周波数と電力の電磁波をアンテナ106から放射する。 FIG. 1A shows an inspection apparatus 101 and an inspection circuit 102. The inspection apparatus 101 communicates with an input / output interface 103 for a measurement person to operate and output measurement results, a control circuit 104 for controlling wireless communication corresponding to measurement items, and an inspection circuit 102. The wireless circuit 105 is provided. The radio circuit 105 has a variable resistor, a variable capacitor, etc., has a variable power source that can change the magnitude and frequency of output power, and an antenna 106, and is controlled by the control circuit 104 as a measurement item. An electromagnetic wave having a corresponding frequency and power is radiated from the antenna 106.

検査回路102は、基板107上にアンテナ108、および検査対象となる検査素子、すなわちマイクロマシンを構成する構造体109を有する。そして、検査回路102は、検査装置101から放射される電磁波を受信し、アンテナ108に生じる誘導起電力により構造体109に電力が供給される。 The inspection circuit 102 includes an antenna 108 on a substrate 107 and a structure 109 constituting an inspection element to be inspected, that is, a micromachine. The inspection circuit 102 receives the electromagnetic wave radiated from the inspection device 101, and power is supplied to the structure body 109 by induced electromotive force generated in the antenna 108.

検査装置101のアンテナ106から放射する電磁波の周波数や電力等を変化させると、構造体109の特性に応じて検査回路102内に流れる電流が変化し、検査回路102のアンテナ108からはその電流変化に応じた電磁波が発生する。したがって、本発明に係る検査方法は、検査装置101のアンテナ106が当該電磁波を受信することで構造体109の特性を非接触で検査することができる。 When the frequency, power, or the like of the electromagnetic wave radiated from the antenna 106 of the inspection apparatus 101 is changed, the current flowing in the inspection circuit 102 changes according to the characteristics of the structure 109, and the current change from the antenna 108 of the inspection circuit 102. Electromagnetic waves corresponding to Therefore, the inspection method according to the present invention can inspect the characteristics of the structure 109 in a non-contact manner when the antenna 106 of the inspection apparatus 101 receives the electromagnetic wave.

図1(B)に、検査装置の一部(無線回路)および検査回路を電気的等価回路で表した図を示す。検査装置101は、制御回路104、容量値C1の容量110、抵抗値R1の抵抗111およびインダクタンスL1のアンテナ106とが直列に接続された、直列共振回路として表すことができる。当該回路は、制御回路104からの制御により電圧Vを印加すると、電流i1が流れる。ここで、印加する電圧や周波数を変化させると、アンテナ106は、回路内に流れる電流の大きさに比例した強度、電流の時間変化に比例した周波数の電磁波を放出することができる。 FIG. 1B shows a part of the inspection device (wireless circuit) and an inspection circuit represented by an electrical equivalent circuit. The inspection apparatus 101 can be represented as a series resonant circuit in which a control circuit 104, a capacitor 110 having a capacitance value C1, a resistor 111 having a resistance value R1, and an antenna 106 having an inductance L1 are connected in series. When a voltage V is applied to the circuit under the control of the control circuit 104, a current i1 flows. Here, when the applied voltage or frequency is changed, the antenna 106 can emit an electromagnetic wave having an intensity proportional to the magnitude of the current flowing in the circuit and a frequency proportional to the time change of the current.

一方、検査回路102は、抵抗値R2の抵抗112、インダクタンスL2のアンテナ108およびインピーダンスZ2の構造体109を接続した閉回路で表すことができる。また、検査装置のアンテナ106および検査回路のアンテナ108は相互インダクタンスMを有し、検査装置のアンテナ106から放射された電磁波を受信した検査回路のアンテナ108は、相互インダクタンスMとアンテナ106に流れる電流i1の時間変化の積に比例した誘導起電力u2が生じ、閉回路には電流i2が流れる。 On the other hand, the test circuit 102 can be expressed as a closed circuit in which a resistor 112 having a resistance value R2, an antenna 108 having an inductance L2, and a structure 109 having an impedance Z2 are connected. Further, the antenna 106 of the inspection apparatus and the antenna 108 of the inspection circuit have a mutual inductance M, and the antenna 108 of the inspection circuit that has received the electromagnetic wave radiated from the antenna 106 of the inspection apparatus has a current flowing through the mutual inductance M and the antenna 106. An induced electromotive force u2 proportional to the product of the time change of i1 is generated, and a current i2 flows in the closed circuit.

ここで、自己インダクタンスL1、L2、および相互インダクタンスMは、コイルの幾何学的形状や大きさ、媒質等によって決定される固有値である。また、検査装置101の容量110が有する容量値C1、抵抗111が有する抵抗値R1、およびアンテナ106のインダクタンスL1は既知であり、検査装置のアンテナ106に印加される電圧V、および流れる電流i1は測定可能な量である。そして、検査回路102に流れる電流i2は検査回路、とりわけ構造体109の特性を反映し、アンテナ108は電流i2の大きさおよび時間変化に比例した電磁波を発生させる。したがって、検査回路102のアンテナ108のインダクタンスL2、および抵抗112の抵抗値R2がある値を持つように設計及び製作することで、構造体109のインピーダンスZ2を求めることができる。 Here, the self-inductances L1 and L2 and the mutual inductance M are eigenvalues determined by the geometric shape and size of the coil, the medium, and the like. Further, the capacitance value C1 of the capacitor 110 of the inspection apparatus 101, the resistance value R1 of the resistor 111, and the inductance L1 of the antenna 106 are known, and the voltage V applied to the antenna 106 of the inspection apparatus and the flowing current i1 are It is a measurable amount. The current i2 flowing through the inspection circuit 102 reflects the characteristics of the inspection circuit, particularly the structure 109, and the antenna 108 generates an electromagnetic wave proportional to the magnitude of the current i2 and a change with time. Therefore, the impedance Z2 of the structure 109 can be obtained by designing and manufacturing the inductance L2 of the antenna 108 of the inspection circuit 102 and the resistance value R2 of the resistor 112 to have certain values.

検査装置のアンテナ106が放射する電磁波と、検査回路のアンテナ108が発生する電磁波との関係を、図3(A)、(B)を用いて説明する。図3(A)は、検査装置から放射する電磁波の周波数と、検査回路のアンテナが発生する電磁波の強度との関係を示す(図は横軸が周波数、縦軸が強度を示す)。例えば、構造体109が容量性のインピーダンスを持つ場合、検査回路は抵抗、インダクタンスおよび容量を接続した共振回路となる。したがって図3(A)に示すように、抵抗値、インダクタンスおよび容量値で決定される特定の周波数fに強度のピークを持つ電磁波を出力する。このように、検査装置101から放射する電磁波の周波数を変化させることによって、その周波数に依存した検査回路の特性113を得ることが可能となる。例えば、アンテナ106のインダクタンスLがL=10μHとなるように作製し、構造体の容量性のインピーダンスが約500pF程度になるように構造体109を作製した場合、共振周波数fはf=2.25GHzで得られる。 The relationship between the electromagnetic wave radiated by the antenna 106 of the inspection apparatus and the electromagnetic wave generated by the antenna 108 of the inspection circuit will be described with reference to FIGS. FIG. 3A shows the relationship between the frequency of the electromagnetic wave radiated from the inspection device and the intensity of the electromagnetic wave generated by the antenna of the inspection circuit (the horizontal axis indicates the frequency and the vertical axis indicates the intensity). For example, when the structure 109 has a capacitive impedance, the inspection circuit is a resonance circuit in which a resistor, an inductance, and a capacitor are connected. Therefore, as shown in FIG. 3A, an electromagnetic wave having an intensity peak at a specific frequency f determined by a resistance value, an inductance, and a capacitance value is output. As described above, by changing the frequency of the electromagnetic wave radiated from the inspection apparatus 101, it is possible to obtain the inspection circuit characteristic 113 depending on the frequency. For example, when the antenna 106 is manufactured so that the inductance L is L = 10 μH and the structure 109 is manufactured so that the capacitive impedance of the structure is about 500 pF, the resonance frequency f 0 is f 0 = 2. Obtained at 25 GHz.

また、検査装置101のアンテナ106が放射する電磁波の強度と、検査回路102のアンテナ108が発生する電磁波の強度との関係を、図3(B)に示す(図は横軸が検査装置からの電磁波の強度、縦軸が検査回路からの電磁波の強度を示す)。例えば、構造体109が抵抗性のインピーダンスを有する場合、検査回路は、抵抗およびインダクタを接続した共振回路となる。ここで、検査装置101から、ある特定の周波数で強度を変化させた電磁波を放射すると、検査回路に流れる電流の大きさが変化する。したがって検査回路は、図3(B)に示すように、当該電流値に比例した強度の電磁波を出力する。このように、検査装置から放射する電磁波の電力を変化させると、検査回路に発生する電圧および流れる電流が変化することから、検査回路の特性114を得ることができる。 FIG. 3B shows the relationship between the intensity of the electromagnetic wave radiated by the antenna 106 of the inspection apparatus 101 and the intensity of the electromagnetic wave generated by the antenna 108 of the inspection circuit 102 (the horizontal axis is from the inspection apparatus). The intensity of the electromagnetic wave, and the vertical axis indicates the intensity of the electromagnetic wave from the inspection circuit). For example, when the structure 109 has a resistive impedance, the inspection circuit is a resonance circuit in which a resistor and an inductor are connected. Here, when an electromagnetic wave whose intensity is changed at a specific frequency is radiated from the inspection apparatus 101, the magnitude of the current flowing through the inspection circuit changes. Therefore, as shown in FIG. 3B, the inspection circuit outputs an electromagnetic wave having an intensity proportional to the current value. As described above, when the power of the electromagnetic wave radiated from the inspection apparatus is changed, the voltage generated in the inspection circuit and the flowing current are changed, so that the characteristic 114 of the inspection circuit can be obtained.

ここで、検査回路102のアンテナ108のインダクタンスL2、および抵抗112の抵抗値R2がある値を持つように設計、製作することで、上記検査回路の特性は、構造体の特性を反映したものとなる。したがって、測定項目に応じた検査回路を作製し、目的に応じた電力を供給することで、構造体を作製する途中に形成される犠牲層の膜厚、構造体の空間部分の高さ、構造層の膜応力、構造層のバネ定数、構造層の共振周波数、構造体の駆動電圧、等の構造体の特性を、非接触で検査することができる。 Here, by designing and producing the inductance L2 of the antenna 108 of the inspection circuit 102 and the resistance value R2 of the resistor 112 to have a certain value, the characteristic of the inspection circuit reflects the characteristic of the structure. Become. Therefore, by producing an inspection circuit according to the measurement item and supplying electric power according to the purpose, the thickness of the sacrificial layer formed during the production of the structure, the height of the space portion of the structure, the structure The characteristics of the structure such as the film stress of the layer, the spring constant of the structure layer, the resonance frequency of the structure layer, the driving voltage of the structure, etc. can be inspected in a non-contact manner.

また、上記のような測定によって得られた測定結果から、様々な演算によって構造体の特性にかかるパラメータを抽出し、そのパラメータが仕様により定められた範囲内であるか否かにより、構造体の特性の評価を行うことができる。 In addition, parameters related to the characteristics of the structure are extracted by various operations from the measurement results obtained by the above-described measurement, and whether or not the parameters are within the range defined by the specifications. Evaluation of properties can be performed.

また、上記検査回路を用いた構造体の特性の検査は、測定結果から構造体の特性そのものを求めるのではなく、特性が既知であり基準となる構造体の測定結果と比較することにより行うことも可能である。すなわち、膜厚や駆動電圧等の特性が既知である構造体を有する検査回路を上記の方法で測定する。その後、特性が未知である構造体を有する検査回路を同一の条件で測定し、その結果を前記既知の特性を有する構造体の測定結果と比較することで、未知の構造体の特性の評価を行うことができる。 In addition, the inspection of the characteristics of the structure using the above-described inspection circuit is not performed by obtaining the characteristics of the structure itself from the measurement results, but by comparing them with the measurement results of the reference structure with known characteristics. Is also possible. That is, an inspection circuit having a structure whose characteristics such as film thickness and driving voltage are known is measured by the above method. After that, an inspection circuit having a structure with an unknown characteristic is measured under the same conditions, and the result is compared with the measurement result of the structure having the known characteristic to evaluate the characteristic of the unknown structure. It can be carried out.

当該検査方法の例を、図4を用いて説明する。ここでは一例として、構造体109が容量性のインピーダンスを有し、検査対象となる構造体の特性がその容量値に反映される場合について説明する。まず、検査対象となる特性が既知である構造体を有する検査回路に対して検査を行う。構造体のインピーダンスが容量性であり、検査回路は直列の共振回路となるので、検査は検査装置から強度が一定で周波数を変化させた電力を供給し、検査回路からの出力を受信する。結果は図4に示すように、横軸に検査装置が放出する電磁波の周波数をとり、縦軸に検査回路が出力する電磁波の強度をとると、特定の周波数fで強度が最大値を取る周波数特性115の結果を得ることができる。これを基準の周波数特性115の測定結果とする。 An example of the inspection method will be described with reference to FIG. Here, as an example, the case where the structure 109 has capacitive impedance and the characteristics of the structure to be inspected are reflected in the capacitance value will be described. First, an inspection circuit having a structure whose characteristics to be inspected are known is inspected. Since the impedance of the structure is capacitive and the inspection circuit is a series resonant circuit, the inspection supplies power with a constant intensity and a changed frequency from the inspection device, and receives output from the inspection circuit. As shown in FIG. 4, the result is a frequency at which the horizontal axis represents the frequency of the electromagnetic wave emitted by the inspection apparatus and the vertical axis represents the intensity of the electromagnetic wave output from the inspection circuit, and the intensity takes a maximum value at a specific frequency f. The result of characteristic 115 can be obtained. This is the measurement result of the reference frequency characteristic 115.

また、この周波数特性115の測定結果を基に、検査対象となる特性が未知である構造体を測定した場合の結果が取りうる許容範囲を設定しても良い。例えば、図4の点線で示すように、上記測定で得た共振周波数fから、正および負の方向に所定の範囲を設定し、これを共振周波数の許容範囲とすることができる。他にも、出力強度や共振のQ値等の許容範囲を設定することも可能である。この許容範囲は、検査対象となる構造体の特性を評価するために最適なものを選択し、動作仕様の範囲から設定することが望ましい。 Further, based on the measurement result of the frequency characteristic 115, an allowable range that can be taken by the result of measuring a structure whose characteristic to be inspected is unknown may be set. For example, as shown by a dotted line in FIG. 4, a predetermined range can be set in the positive and negative directions from the resonance frequency f obtained by the above measurement, and this can be set as an allowable range of the resonance frequency. In addition, it is possible to set allowable ranges such as output intensity and resonance Q value. This allowable range is preferably selected from the range of operation specifications by selecting an optimum range for evaluating the characteristics of the structure to be inspected.

次に、同一条件のもとで、検査対象となる特性が未知の構造体を有する検査回路の測定を行う。例えばその測定結果が、図4の二点鎖線で示す周波数特性116のように、基準の周波数特性115の測定結果と類似した結果を得た場合は、この構造体が前で測定された構造体と同じ特性を有すると評価することができる。また、所定の変数が上記で設定した許容範囲内である場合に、この構造体が前で測定された構造体と同じ特性を有すると評価することも可能である。 Next, an inspection circuit having a structure whose characteristics to be inspected are unknown is measured under the same conditions. For example, when the measurement result is similar to the measurement result of the reference frequency characteristic 115, such as the frequency characteristic 116 indicated by a two-dot chain line in FIG. 4, this structure is a structure that has been measured before. Can be evaluated as having the same characteristics. It is also possible to evaluate that this structure has the same characteristics as the previously measured structure if the predetermined variable is within the tolerance set above.

また、測定結果が、図4の一点鎖線で示す周波数特性117のように、基準の測定結果と大きく異なり、上記で設定した許容範囲外に強度が最大値を持つような場合には、この構造体は前で測定された構造体と大きく異なる特性を有すると評価できる。また、図4の一点鎖線で示す周波数特性118のように、最大値が許容範囲内に存在しても、その曲線が二つ以上の極大を持つような場合には、特性が異なると判断することができる。 Further, when the measurement result is significantly different from the reference measurement result as shown by the one-dot chain line in FIG. 4 and the intensity has a maximum value outside the allowable range set above, this structure is used. It can be appreciated that the body has properties that are significantly different from the previously measured structure. In addition, even if the maximum value is within the allowable range as in the frequency characteristic 118 indicated by the one-dot chain line in FIG. 4, if the curve has two or more maximums, it is determined that the characteristic is different. be able to.

このように、同一条件の検査回路を用いて特性が既知の構造体および特性が未知の構造体を検査し、それらの結果を比較することで、特性が未知の構造体に関する評価を行うことができる。ここで、構造体の良又は不良の評価を行う場合、既知の特性を有して評価の基準となる構造体は、良品と判断される特性を有する構造体を用いる。そして、その良品が取りうる基準の結果と比較して、良又は不良の評価を行うことが望ましい。
このような結果の比較による検査方法は、検査回路が出力する電磁波から構造体の特性を直接求めることが困難である場合等に有効に適用することができる。
In this way, it is possible to evaluate a structure having an unknown characteristic by inspecting a structure having a known characteristic and a structure having an unknown characteristic using an inspection circuit under the same conditions, and comparing the results. it can. Here, when the quality of a structure is evaluated as good or bad, a structure having a characteristic that is determined to be a non-defective product is used as a structure that has a known characteristic and serves as a reference for evaluation. And it is desirable to evaluate good or bad compared with the result of the standard that the good product can take.
Such an inspection method based on the comparison of results can be effectively applied when it is difficult to directly determine the characteristics of the structure from the electromagnetic waves output from the inspection circuit.

以上に示したように、本発明を適用することによって作製中および作製後の構造体の特性を非接触で検査することができる。これにより、プローバの針を接触させる検査のように検査時の位置精度を求められることがなく、実施者も容易に検査を行うことができる。
また、複数の項目や複数の基板にわたって検査を行う場合にも、針の位置決めに要する時間が不要なため、検査時間を短縮し、生産性を向上することができる。さらに針の接触により、空間部分がある三次元の立体構造を有する構造体を破壊してしまう危険性をなくすことができる。
As described above, by applying the present invention, the characteristics of the structure body during and after fabrication can be inspected in a non-contact manner. Thus, the position accuracy at the time of the inspection is not required unlike the inspection in which the prober's needle is brought into contact, and the practitioner can easily perform the inspection.
Also, when inspection is performed over a plurality of items and a plurality of substrates, the time required for needle positioning is unnecessary, so that the inspection time can be shortened and productivity can be improved. Furthermore, the danger of destroying the structure which has a three-dimensional structure with a space part by contact of a needle | hook can be eliminated.

また、非接触で膜厚や動作特性等の検査を行うことができるため、検査後に基板を工程に戻すことができる。これは、検査ごとに基板を分断又は破棄する必要がなくなり、生産性を向上することができる。 In addition, since the film thickness, operating characteristics, and the like can be inspected in a non-contact manner, the substrate can be returned to the process after the inspection. This eliminates the need to divide or discard the substrate for each inspection, and can improve productivity.

また、供給電力の強度や周波数に依存した変化を検出することで、構造体の様々な動的特性若しくは静的特性又はこれら両方の特性を検査することができる。 Further, by detecting changes depending on the intensity and frequency of the supplied power, various dynamic characteristics and / or static characteristics of the structure can be inspected.

本発明の検査方法を適用することで、マイクロマシンの作製中、好ましくは犠牲層エッチング前や、基板分断前に構造体の特性の検査を行うことができる。これにより、不良を発見した時にリペアできる確率が高くなり、生産性を向上することができる。 By applying the inspection method of the present invention, the characteristics of the structure can be inspected during the fabrication of the micromachine, preferably before the sacrifice layer etching or before the substrate is cut. As a result, the probability of repair when a defect is found increases, and productivity can be improved.

さらに、基準となる構造体の測定結果と比較することで、単純に検査により良又は不良を判断するだけで、個別の値を求める必要がない場合や、検査回路が出力する電磁波から構造体の特性を直接求めることが困難であるとき等に、有効に適用することができる。 Furthermore, by comparing with the measurement results of the reference structure, it is possible to simply determine whether the structure is good or bad by inspection, and when there is no need to obtain individual values, or from the electromagnetic wave output by the inspection circuit, It can be effectively applied when it is difficult to directly obtain characteristics.

(実施の形態2)
本実施の形態では上記実施の形態で説明した検査方法を適用し、非接触で膜厚を測定する方法についての例を説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, an example of a method for measuring the film thickness in a non-contact manner by applying the inspection method described in the above embodiment will be described.

表面マイクロマシニングは、まず基板上に犠牲層を形成し、その上に構造層を形成する。その後犠牲層を除去することにより、構造層の一部が基板から離れて支持される構造体およびその構造体を有するマイクロマシンを作製する。ここで、構造体の可動部分となる層を本明細書では構造層と記載する。
また、当該構造層が可動するための領域である空間を形成するために、後にエッチングで除去する層を犠牲層と記載する。また、当該エッチングを犠牲層エッチングと呼ぶ。
犠牲層は、空間部分としたい場所に形成し、犠牲層エッチングによって除去されることで構造層を基板から分離するとともに空間部分を作るというための非常に重要な層である。
しかしながら、犠牲層は除去されるために、最終製品の形態である構造体やマイクロマシンは犠牲層を有さないことが多い。
In surface micromachining, a sacrificial layer is first formed on a substrate, and a structural layer is formed thereon. After that, by removing the sacrificial layer, a structure in which part of the structure layer is supported away from the substrate and a micromachine having the structure are manufactured. Here, a layer that becomes a movable part of the structure is referred to as a structural layer in this specification.
In addition, in order to form a space which is a region for moving the structural layer, a layer to be removed later by etching is referred to as a sacrificial layer. The etching is called sacrificial layer etching.
The sacrificial layer is a very important layer for forming the space portion where it is desired to be a space portion, and removing the structure layer from the substrate by removing the structure by etching the sacrificial layer.
However, since the sacrificial layer is removed, structures and micromachines that are in the form of final products often do not have a sacrificial layer.

このように、犠牲層の厚さ、および犠牲層を除去して形成される空間の高さ(基板から構造層までの距離)は、構造体の動作特性に影響を与えるため、これらの厚さ制御および測定は非常に重要となる。 As described above, the thickness of the sacrificial layer and the height of the space formed by removing the sacrificial layer (the distance from the substrate to the structural layer) affect the operation characteristics of the structure. Control and measurement become very important.

本実施の形態では、犠牲層の膜厚と、犠牲層除去後にできた空間部分の高さを、非接触で検査する方法を説明する。 In this embodiment mode, a method for inspecting the thickness of the sacrificial layer and the height of the space formed after removing the sacrificial layer in a non-contact manner will be described.

検査は、上記実施の形態で説明した検査回路を用いる。この検査回路が有する構造体の断面図を図5(A)〜(C)に、上面図を図5(D)に示す。なお、図5(D)は、犠牲層をエッチングする前の上面図であり、点線A−A’に示す位置の断面図が、図5(A)に対応する。構造体は、一般的な半導体素子を作製するプロセスを適用して作製することができる。まず図5(A)に示すように、基板201上に第1の導電層202を形成し、その上に犠牲層203を形成し、さらにその上に第2の導電層204を形成することで作製される。ここで、基板201は一般的にはシリコン基板が使用されるが、ガラス基板やプラスチック基板、金属基板等を用いても良い。金属基板等を用いる場合には、絶縁膜を形成する等の表面処理を行うことが望ましい。また、例えば、プラスチック基板上に構造体を形成することにより、軽量且つ柔軟性に富んだ薄型のマイクロマシンを形成することができる。また、シリコン基板、ガラス基板及び金属基板を研磨して薄くすることにより、薄型のマイクロマシンを形成することもできる。 The inspection uses the inspection circuit described in the above embodiment. 5A to 5C are cross-sectional views of a structure body included in the inspection circuit, and FIG. Note that FIG. 5D is a top view before the sacrifice layer is etched, and a cross-sectional view taken along a dotted line A-A ′ corresponds to FIG. The structure can be manufactured by applying a process for manufacturing a general semiconductor element. First, as shown in FIG. 5A, a first conductive layer 202 is formed over a substrate 201, a sacrificial layer 203 is formed thereon, and a second conductive layer 204 is formed thereon. Produced. Here, a silicon substrate is generally used as the substrate 201, but a glass substrate, a plastic substrate, a metal substrate, or the like may be used. When a metal substrate or the like is used, it is desirable to perform a surface treatment such as forming an insulating film. In addition, for example, by forming a structure on a plastic substrate, a lightweight and flexible thin micromachine can be formed. A thin micromachine can also be formed by polishing and thinning a silicon substrate, a glass substrate, and a metal substrate.

また、第1の導電層202および第2の導電層204は導電性を有する物質で形成し、犠牲層203は比誘電率がεで与えられる絶縁性の物質で形成する。第1の導電層202及び第2の導電層204の膜厚は、例えば100nm以上700nm以下(例えば400nm)である。 Further, the first conductive layer 202 and the second conductive layer 204 are formed using a conductive material, and the sacrificial layer 203 is formed using an insulating material whose relative dielectric constant is given by ε. The film thicknesses of the first conductive layer 202 and the second conductive layer 204 are, for example, not less than 100 nm and not more than 700 nm (for example, 400 nm).

また、構造体は図5(B)に示すように、犠牲層203上に第2の導電層204および絶縁性を有する層205を成膜した後に、加工することによって形成することも可能である。その後、図5(C)に示すように、エッチングによって犠牲層203を除去して空間部分206を形成することによって、最終的な構造体を形成することができる。 In addition, as illustrated in FIG. 5B, the structure body can be formed by forming a second conductive layer 204 and an insulating layer 205 over the sacrificial layer 203 and then processing the film. . Thereafter, as shown in FIG. 5C, the sacrificial layer 203 is removed by etching to form a space portion 206, whereby a final structure can be formed.

ここで、第1の導電層202ならびに第2の導電層204、犠牲層203および絶縁性を有する層205に用いられる材料について例を示す。
第1の導電層202及び第2の導電層204は、導電性を有する材料、例えば、アルミニウム、タングステン、タンタル、チタン、金、ルビジウム等の金属およびそれらの窒化物や酸化物、又は上記金属を主成分とする合金を用いてスパッタリング法により形成する。
また、犠牲層エッチングの際にエッチング剤としてフッ酸を用いる場合、犠牲層203をリンガラス(PSG)やシリコン酸化物で形成し、絶縁性を有する層205は多結晶構造を有するシリコンで形成することができる。また、エッチング剤にアンモニア過水を用いる場合、犠牲層203をタングステン(W)、絶縁性を有する層205を酸化シリコンで形成することができる。
Here, an example of materials used for the first conductive layer 202, the second conductive layer 204, the sacrificial layer 203, and the insulating layer 205 is described.
The first conductive layer 202 and the second conductive layer 204 are formed using a conductive material, for example, a metal such as aluminum, tungsten, tantalum, titanium, gold, or rubidium and a nitride or oxide thereof, or the above metal. It is formed by a sputtering method using an alloy having a main component.
In the case where hydrofluoric acid is used as an etchant in the sacrifice layer etching, the sacrifice layer 203 is formed using phosphorous glass (PSG) or silicon oxide, and the insulating layer 205 is formed using silicon having a polycrystalline structure. be able to. In the case of using ammonia perwater as an etchant, the sacrificial layer 203 can be formed using tungsten (W) and the insulating layer 205 can be formed using silicon oxide.

なお、犠牲層203の除去には、ウェットエッチング法又はドライエッチング法を適用することができる。犠牲層203を除去することにより、空間部分206が形成される。   Note that wet etching or dry etching can be applied to the removal of the sacrificial layer 203. By removing the sacrificial layer 203, a space portion 206 is formed.

本明細書では、犠牲層エッチング前の構造体、および犠牲層エッチング後の構造体の両方を「構造体」と記載しているが、マイクロマシンを構成するための構造体は、犠牲層エッチングを経て空間部分を有する構造体であるため、ここでは、最終的な構造体と記載した。
また、図5(C)の構造体は、図5(B)の構造体に犠牲層エッチングを適用したものを示している。
In this specification, both the structure before the sacrificial layer etching and the structure after the sacrificial layer etching are described as a “structure”. However, the structure for forming the micromachine is subjected to the sacrificial layer etching. Since it is a structure having a space portion, it is described as a final structure here.
Further, the structure in FIG. 5C shows a structure obtained by applying sacrificial layer etching to the structure in FIG. 5B.

上記の構造体を作製するプロセスは、最も簡単な例を示している。したがって、例えば基板上に下地となる保護層を形成した上に第1の導電層を形成することができる。基板上に保護層を形成することによって、基板から構造体への汚染を防止し、また、基板上に成膜する他の層の内部応力を緩和することができる。保護層としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸素を含む窒化シリコン(窒化酸化シリコンともいう)、窒素を含む酸化シリコン(酸化窒化シリコンともいう)などを用いることができる。なお、保護層は、上記に上げた材料を用いて積層構造としてもよい。保護層として、例えば膜厚50nm以上200nm以下(好ましくは100nm以上150nm以下)の窒素を含む酸化シリコンをプラズマCVD法により形成することができる。 The process for producing the above structure shows the simplest example. Therefore, for example, the first conductive layer can be formed on the substrate after forming a protective layer serving as a base. By forming the protective layer over the substrate, contamination from the substrate to the structure can be prevented, and internal stress of other layers formed over the substrate can be reduced. As the protective layer, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride containing oxygen (also referred to as silicon nitride oxide), silicon oxide containing nitrogen (also referred to as silicon oxynitride), or the like can be used. Note that the protective layer may have a stacked structure using the above-described materials. As the protective layer, for example, silicon oxide containing nitrogen with a thickness of 50 nm to 200 nm (preferably 100 nm to 150 nm) can be formed by a plasma CVD method.

また、第1の導電層202上に保護層となるものを形成した上に犠牲層203を形成することも可能である。さらには第2の導電層204の上下に保護層となるものを形成することが可能であり、導電層や絶縁層等の各層は単層のみならず積層で形成することも可能である。第1の導電層202上、第2の導電層204下に保護層を形成することによって、犠牲層エッチング時の導電層表面の劣化を防止することができる。また、第2の導電層と保護層との積層によって構造層を形成することにより、構造層の内部応力を緩和し、また、構造層の硬さを任意に制御することができる。 It is also possible to form the sacrificial layer 203 after forming a protective layer on the first conductive layer 202. Further, a protective layer can be formed above and below the second conductive layer 204, and each layer such as a conductive layer and an insulating layer can be formed not only as a single layer but also as a stacked layer. By forming a protective layer over the first conductive layer 202 and under the second conductive layer 204, deterioration of the surface of the conductive layer during sacrificial layer etching can be prevented. Further, by forming the structural layer by stacking the second conductive layer and the protective layer, the internal stress of the structural layer can be relaxed and the hardness of the structural layer can be arbitrarily controlled.

構造体は動作の必要上、基板201に固定されていて可動することのない固定電極(第1の導電層)、犠牲層、構造層として可動する可動電極(第2の導電層)を順に積層することによって構成されることが多く、本発明ではこの構造を利用して犠牲層の膜厚の測定を行う。ここで、「固定電極」、「可動電極」とは、その電極が機械的に可動するか、基板等に固定されているかを表現するためであり、その電極に印加される電位が固定であるといった意味は含まない。 In order to operate the structure, a fixed electrode (first conductive layer) that is fixed to the substrate 201 and does not move, a sacrificial layer, and a movable electrode (second conductive layer) that moves as a structure layer are sequentially stacked. In many cases, the present invention measures the thickness of the sacrificial layer using this structure. Here, “fixed electrode” and “movable electrode” are for expressing whether the electrode is mechanically movable or fixed to a substrate or the like, and the potential applied to the electrode is fixed. Such meanings are not included.

また、図5(D)に示す例のように、第1の導電層202、犠牲層203および第2の導電層204の各層が重なって形成され、第1の導電層202と第2の導電層204との重なる部分207面積Sは設計時に既に分かっているものとする。 5D, the first conductive layer 202, the sacrificial layer 203, and the second conductive layer 204 are formed to overlap with each other, so that the first conductive layer 202 and the second conductive layer It is assumed that a portion 207 area S overlapping with the layer 204 is already known at the time of design.

上記のように形成した構造体は、第1の導電層と第2の導電層が向かい合い、間に絶縁体を有する平行平板型の容量とみなすことができる。したがって、アンテナと構造体とを閉回路に接続した検査回路は、インダクタと容量とを、抵抗を介して接続した共振回路となる。ここで、抵抗はアンテナと構造体とを接続する配線によって生じる寄生抵抗である。 The structure body formed as described above can be regarded as a parallel plate type capacitor in which the first conductive layer and the second conductive layer face each other and an insulator is provided therebetween. Therefore, the inspection circuit in which the antenna and the structure are connected in a closed circuit is a resonance circuit in which the inductor and the capacitor are connected via a resistor. Here, the resistance is a parasitic resistance generated by wiring connecting the antenna and the structure.

アンテナは、設計時に予想される構造体の容量値とある周波数で共振するインダクタンスLを有するように作製する。また、寄生抵抗の抵抗値Rは配線材料固有の抵抗率および配線の断面積と長さによって求めることができる。 The antenna is manufactured so as to have an inductance L that resonates at a certain frequency with the capacitance value of the structure that is expected at the time of design. The resistance value R of the parasitic resistance can be obtained from the resistivity specific to the wiring material and the cross-sectional area and length of the wiring.

このように作製した検査回路に対して、検査装置から電磁波を放射すると、アンテナの両端には誘導起電圧Vが生じる。ここで当該電磁波の周波数を変化させると、アンテナ、抵抗および容量(構造体)で構成される検査回路が共振する周波数f0で最も大きな吸収が起こり、検査回路内に流れる電流iが最大となる。 When electromagnetic waves are radiated from the inspection device to the inspection circuit thus manufactured, an induced electromotive voltage V is generated at both ends of the antenna. Here, when the frequency of the electromagnetic wave is changed, the largest absorption occurs at the frequency f0 at which the test circuit including the antenna, the resistor, and the capacitor (structure) resonates, and the current i flowing in the test circuit becomes the maximum.

図6は、上記で説明した検査回路内に流れる電流iの周波数特性を示す。検査回路はインダクタ、容量、抵抗の共振回路であるため、電流iはある周波数を中心にピークを持つ曲線で示される。犠牲層エッチング前の電流の周波数特性208は、図6に示すように周波数f0を中心に電流値がピークを持つ。 FIG. 6 shows the frequency characteristics of the current i flowing in the inspection circuit described above. Since the test circuit is a resonant circuit of an inductor, a capacitor, and a resistor, the current i is indicated by a curve having a peak around a certain frequency. The frequency characteristic 208 of the current before the sacrifice layer etching has a peak current value around the frequency f0 as shown in FIG.

検査回路のアンテナは、検査回路内に流れる電流iの時間変化に比例した電磁波を発生することから、この電磁波を検査装置で受信することで検査回路内に流れる電流の周波数特性を得ることができる。 Since the antenna of the inspection circuit generates an electromagnetic wave proportional to the time change of the current i flowing in the inspection circuit, the frequency characteristic of the current flowing in the inspection circuit can be obtained by receiving this electromagnetic wave with the inspection device. .

ここで、検査回路の共振周波数fは式(1)で表すことができる。また、構造体の容量Cは式(2)で表すことができる。

Figure 2007175861
Figure 2007175861
Here, the resonance frequency f 0 of the inspection circuit can be expressed by Expression (1). Further, the capacitance C of the structure can be expressed by Expression (2).
Figure 2007175861
Figure 2007175861

このように、検査回路の共振周波数fはインダクタンスL、抵抗Rおよび構造体の容量Cによって決定する。インダクタンスL、抵抗R、二つの導電層の重なり面積S、犠牲層の比誘電率εは設計時および作製時に既知である。したがって、検査回路の共振周波数fから犠牲層の膜厚を求めることができる。この方法は、図5(A)、(B)に示す両方の構造体に対して適用することができる。 Thus, the resonance frequency f 0 of the inspection circuit is determined by the inductance L, the resistance R, and the capacitance C of the structure. The inductance L, the resistance R, the overlapping area S of the two conductive layers, and the relative dielectric constant ε of the sacrificial layer are known at the time of design and production. Therefore, the thickness of the sacrificial layer can be obtained from the resonance frequency f 0 of the inspection circuit. This method can be applied to both structures shown in FIGS.

次に、犠牲層エッチングによって犠牲層を除去した後にも、同様にして共振周波数を測定することができる。このときの共振周波数をf1とすると、式(1)、式(2)から周波数f1を測定することにより空間の高さ、すなわち二つの導電層間の距離を求めることができる。 Next, even after the sacrificial layer is removed by sacrificial layer etching, the resonance frequency can be measured in the same manner. When the resonance frequency at this time is f1, the height of the space, that is, the distance between the two conductive layers can be obtained by measuring the frequency f1 from the equations (1) and (2).

図6に、犠牲層エッチング後の、検査回路の電流iの周波数特性209を示す。犠牲層エッチング後の電流の周波数特性209は、図に示すように周波数f1を中心に電流値がピークを持つ。犠牲層エッチング後は空間部分の比誘電率は1に近似することができるため、犠牲層エッチング前後の二つの導電層間の距離が等しい場合には、検査回路の共振周波数は式(3)で表すことができる。

Figure 2007175861
FIG. 6 shows the frequency characteristic 209 of the current i of the inspection circuit after the sacrificial layer etching. The frequency characteristic 209 of the current after the sacrificial layer etching has a peak current value around the frequency f1, as shown in the figure. After the sacrifice layer etching, the relative permittivity of the space can be approximated to 1. Therefore, when the distance between the two conductive layers before and after the sacrifice layer etching is equal, the resonance frequency of the inspection circuit is expressed by the following equation (3). be able to.
Figure 2007175861

しかしながら、犠牲層の膜厚が犠牲層エッチング前にはdであったものが、犠牲層エッチング後には二つの導電層間の距離がd±Δdに変化した場合、共振周波数は式(4)で表される(このときの共振周波数をf2とする)。

Figure 2007175861
However, if the thickness of the sacrificial layer is d before the sacrificial layer etching, but the distance between the two conductive layers changes to d ± Δd after the sacrificial layer etching, the resonance frequency is expressed by the equation (4). (The resonance frequency at this time is assumed to be f2).
Figure 2007175861

したがって図6に示すように、検査回路に流れる電流の周波数特性210は、周波数がf1からマイナス側もしくはプラス側にずれたf2でピークを持つようになる。 Therefore, as shown in FIG. 6, the frequency characteristic 210 of the current flowing through the inspection circuit has a peak at f2 where the frequency is shifted from f1 to the minus side or the plus side.

上記のように本発明を適用することによって、犠牲層エッチング前後で同一の検査回路を用いて犠牲層の膜厚の検査、および空間部分の高さの検査を行うことができる。そしてそれらの検査結果を比較することによって、構造体の特性を、プロセスごとに評価することができる。また、犠牲層エッチング前後で同一の構造体の検査を行い、例えばその結果を比較して犠牲層の厚さと空間の高さが異なった場合には、構造層の歪みを検出することができるため、構造層の内部応力やバネ定数等の特性を評価することが可能になる。 By applying the present invention as described above, it is possible to inspect the thickness of the sacrificial layer and inspect the height of the space using the same inspection circuit before and after etching the sacrificial layer. And the characteristic of a structure can be evaluated for every process by comparing those test results. In addition, the same structure is inspected before and after etching the sacrificial layer. For example, if the thickness of the sacrificial layer and the height of the space are different by comparing the results, the strain of the structural layer can be detected. It is possible to evaluate characteristics such as internal stress and spring constant of the structural layer.

ここで、犠牲層が導電性を有する材料で形成されている場合は、犠牲層エッチング前の構造体を容量と見なすことができないため、上記の方法は使えない。しかしながら、この構造体を抵抗素子と見なすと、検査回路はインダクタと抵抗とを接続した共振回路となるので、上記とは異なる方法を用いて非接触で膜厚測定を行うことができる。ここでは、構造体の抵抗値が犠牲層の膜厚を反映するので、構造体の電流電圧特性を得ることで膜厚の検査を行うことができる。 Here, in the case where the sacrificial layer is formed of a conductive material, the structure before the sacrificial layer etching cannot be regarded as a capacitor, and thus the above method cannot be used. However, if this structure is regarded as a resistance element, the inspection circuit becomes a resonance circuit in which an inductor and a resistor are connected. Therefore, the film thickness can be measured in a non-contact manner using a method different from the above. Here, since the resistance value of the structure reflects the film thickness of the sacrificial layer, the film thickness can be inspected by obtaining the current-voltage characteristics of the structure.

上記の場合と同様、構造体を形成する二つの導電層の重なり面積S、犠牲層の抵抗率ρは設計時および作製時に既知である。この検査回路に対して検査装置は、周波数が一定で出力強度を変化させた電磁波を放射する。そしてその出力強度の変化に対応した検査回路の応答により構造体の抵抗値を得て、犠牲層の膜厚を求めることができる。ここで、検査精度を高めるために、検査装置が放出する電磁波の周波数は検査回路の共振周波数であることが望ましい。 As in the above case, the overlapping area S of the two conductive layers forming the structure and the resistivity ρ of the sacrificial layer are known at the time of design and fabrication. The inspection apparatus radiates electromagnetic waves having a constant frequency and varying output intensity with respect to this inspection circuit. The resistance value of the structure can be obtained from the response of the inspection circuit corresponding to the change in the output intensity, and the film thickness of the sacrificial layer can be obtained. Here, in order to increase the inspection accuracy, it is desirable that the frequency of the electromagnetic wave emitted by the inspection apparatus is the resonance frequency of the inspection circuit.

また、上記検査回路を用いた構造体の特性評価は、上記実施の形態で説明したように、基準となる構造体を用いた測定結果と比較することにより行うことも可能である。例えば、既知の膜厚を有する構造体をある条件で測定する。その後、検査したい構造体を同一の条件で測定し、その結果を前記既知の構造体の測定結果と比較することで評価を行うことができる。 Further, the characteristic evaluation of the structure using the inspection circuit can be performed by comparing with the measurement result using the reference structure as described in the above embodiment. For example, a structure having a known film thickness is measured under certain conditions. Thereafter, the structure to be inspected can be measured under the same conditions, and the result can be evaluated by comparing the result with the measurement result of the known structure.

表面マイクロマシンは、基板上に薄膜を形成、加工することで作製されるが、薄膜は異なる材料上に成膜することで内部応力が発生する。そして犠牲層エッチングを行うことで、構造体を形成する薄膜は隣り合う膜(犠牲層)が除去されて内部応力が開放されるため、基板と接していない部分が凹や凸に変形する。このように構造体を形成する膜が変形すると、空間の高さが変化するため、構造体の特性が大きく変化する。したがって、その空間の高さを測定することで構造体の特性を概算することができ、また、構造体の良又は不良を判断することができる。 The surface micromachine is manufactured by forming and processing a thin film on a substrate, but an internal stress is generated by forming the thin film on a different material. By performing sacrificial layer etching, an adjacent film (sacrificial layer) is removed from the thin film forming the structure and the internal stress is released, so that the portion not in contact with the substrate is deformed into a concave or convex shape. When the film forming the structure is deformed in this manner, the height of the space changes, so that the characteristics of the structure change greatly. Therefore, the characteristics of the structure can be estimated by measuring the height of the space, and whether the structure is good or bad can be determined.

本発明のように非接触で構造体の測定を行うことで、構造体を破壊することなく容易に構造体の評価を行うことができる。さらには、電磁波の強度や周波数特性によって構造体の特性検査することで、たとえば金属膜の下の膜の厚さのように、顕微鏡で見えないものでも検査することができる。このような不透明な膜の下にある膜厚を測定する場合は、一般的には基板を分断して断面を観察することにより膜厚を測定するが、本発明を適用することにより容易に測定を行うことができ、検査後に基板を工程に戻すことができる。これは破棄する必要がなく、生産性を向上することができる。 By measuring the structure without contact as in the present invention, the structure can be easily evaluated without destroying the structure. Furthermore, by inspecting the characteristics of the structure based on the intensity and frequency characteristics of electromagnetic waves, it is possible to inspect even those that are not visible with a microscope, such as the thickness of the film below the metal film. When measuring the film thickness under such an opaque film, the film thickness is generally measured by dividing the substrate and observing the cross section, but easily measured by applying the present invention. And the substrate can be returned to the process after inspection. This does not need to be discarded and can improve productivity.

上記のように本発明を適用することによって、犠牲層エッチング前後で同一の検査回路を用いて犠牲層の膜厚の検査、および空間部分の高さの検査を行うことができるため、構造体の特性を、プロセスごとに評価することができる。これは、犠牲層エッチング前や、ダイシング前にプロセスの検査をすることで、不良を発見した時にリペアできる確率が高くなり、生産性を向上することができる。また、犠牲層エッチング前後で同一の構造体の検査を行い、その結果を比較することによって、構造層を形成する層の特性(応力等)を評価することができる。 By applying the present invention as described above, the thickness of the sacrificial layer and the height of the space can be inspected using the same inspection circuit before and after the sacrificial layer etching. Properties can be evaluated on a process-by-process basis. This is because by performing a process inspection before sacrificial layer etching or dicing, the probability of repairing when a defect is found increases, and productivity can be improved. Further, the characteristics (stress etc.) of the layer forming the structural layer can be evaluated by inspecting the same structure before and after the sacrifice layer etching and comparing the results.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した検査方法に関して、異なる検査回路の構成、およびその回路を用いた検査方法の例を説明する。本発明の検査方法は、図7(A)〜(C)に示す検査回路にも適用することができる。
(Embodiment 3)
In this embodiment, with respect to the inspection method described in the above embodiment, a structure of a different inspection circuit and an example of an inspection method using the circuit will be described. The inspection method of the present invention can also be applied to the inspection circuits shown in FIGS.

図7(A)、(B)に示す検査回路は、アンテナ301、構造体302および測定用パッド303によって構成されている。また検査回路が有する配線抵抗を、抵抗304によって示す。図7(C)は、構造体302と測定用パッド303によって構成される。この検査回路は、アンテナと構造体とが閉回路になるように接続され、構造体を構成する導電層と同じノードにパッドが接続されている。このパッドの接続する場所、およびその数は測定対象によって決定することができる。 The inspection circuit illustrated in FIGS. 7A and 7B includes an antenna 301, a structure 302, and a measurement pad 303. The wiring resistance of the inspection circuit is indicated by a resistor 304. FIG. 7C includes a structure 302 and a measurement pad 303. In this inspection circuit, the antenna and the structure are connected so as to be a closed circuit, and a pad is connected to the same node as the conductive layer constituting the structure. The place where the pad is connected and the number thereof can be determined depending on the object to be measured.

この検査回路を用いる場合、プローバの針をパッドに接触させて電力を供給し、アンテナから発生する電磁波を受信することで構造体の特性を検査することができる。逆に、検査装置からアンテナ301を介して検査回路に無線で電力を供給し、プローバの針をパットに接触させて構造体に流れる電流や印加される電圧を測定することも可能である。 When this inspection circuit is used, the characteristics of the structure can be inspected by supplying electric power by bringing the probe needle into contact with the pad and receiving electromagnetic waves generated from the antenna. On the contrary, it is also possible to supply electric power wirelessly from the inspection device to the inspection circuit via the antenna 301 and measure the current flowing through the structure or the applied voltage by bringing the probe needle into contact with the pad.

ここでは、後者の方法を適用して犠牲層の膜厚を測定する方法の例を示す。図7(A)〜(C)の検査回路は、図5(B)で示した構造体を有し、構造体の第1の導電層と同じノードおよび第2の導電層と同じノードに接続された二つのパッドを有するものとする。この検査回路に対して検査装置から電磁波を放射すると、アンテナ301に誘導起電圧が生じる。ここで当該電磁波の周波数を変化させると、検査回路の共振周波数で最も大きな吸収が起こり、生じる誘導起電圧は最大となる。ここで、パットにプローバの針を接触させ、構造体に印加される電圧の周波数特性を測定することによって、検査回路の共振周波数を得ることができる。上記実施の形態2で説明したように、この共振周波数から犠牲層の膜厚を評価することができる。 Here, an example of a method for measuring the thickness of the sacrificial layer by applying the latter method will be described. 7A to 7C has the structure shown in FIG. 5B and is connected to the same node as the first conductive layer and the same node as the second conductive layer of the structure. 2 pads. When electromagnetic waves are radiated from the inspection device to the inspection circuit, an induced electromotive voltage is generated in the antenna 301. Here, when the frequency of the electromagnetic wave is changed, the largest absorption occurs at the resonance frequency of the inspection circuit, and the induced electromotive voltage generated is maximized. Here, the resonance frequency of the inspection circuit can be obtained by bringing a probe needle into contact with the pad and measuring the frequency characteristics of the voltage applied to the structure. As described in the second embodiment, the thickness of the sacrificial layer can be evaluated from this resonance frequency.

さらに、上記測定を犠牲層エッチング前後に行うことによって、犠牲層の膜厚および構造体が有する空間の高さ(二つの導電層間の距離)を比較し、構造層を形成する層の特性(応力等)を評価することができる。ここで、構造体が有する空間は、上記実施の形態で説明したように、第1の導電層と第2の導電層との間の犠牲層を除去することによって形成される。 Further, by performing the above measurement before and after etching the sacrificial layer, the thickness of the sacrificial layer and the height of the space of the structure (distance between two conductive layers) are compared, and the characteristics (stress of the layer forming the structural layer) Etc.) can be evaluated. Here, the space included in the structure body is formed by removing the sacrificial layer between the first conductive layer and the second conductive layer as described in the above embodiment.

また、検査回路に交流の電圧および基準となる電圧(例えば接地電圧や、一定の電圧等)を印加して検査を行う場合には、図7(B)に示す検査回路を適用することができる。図7(B)の検査回路は、アンテナ、構造体、および構造体の一部に接続される一つのパッドを有する。例えば、構造体の第1の電極にパッドを介してある一定の電圧を供給し、アンテナを介して電力を供給することができる。このような操作を行うことによって構造体の機械的共振周波数が分かるため、犠牲層エッチングによって犠牲層が完全に除去されたか否か、構造層の膜応力、またはバネ定数といった特性を求めることもできる。これは上記のような特性が、構造体の機械的共振周波数に依存するからである。 In addition, when an inspection is performed by applying an AC voltage and a reference voltage (for example, a ground voltage or a constant voltage) to the inspection circuit, the inspection circuit shown in FIG. 7B can be applied. . The inspection circuit in FIG. 7B includes an antenna, a structure body, and one pad connected to part of the structure body. For example, a certain voltage can be supplied to the first electrode of the structure via a pad, and power can be supplied via an antenna. Since the mechanical resonance frequency of the structure can be known by performing such an operation, characteristics such as whether the sacrificial layer has been completely removed by sacrificial layer etching, the film stress of the structural layer, or the spring constant can be obtained. . This is because the above characteristics depend on the mechanical resonance frequency of the structure.

また、犠牲層の膜厚の検査や、犠牲層が除去されたか否かの検査は、図7(C)に示す検査回路を用いて接触式の検査で行うことも可能である。図7(C)の検査回路は、構造体、構造体の第1の導電層と同じノードに接続されるパッド、および構造体の第2の導電層と同じノードに接続されるパッドによって構成される。そして、上記のような検査回路に対してパッドから交流の電力を供給し、周波数依存性や強度の依存性を測定することで検査することができる。 Further, the inspection of the thickness of the sacrificial layer and the inspection of whether or not the sacrificial layer has been removed can be performed by a contact type inspection using an inspection circuit shown in FIG. The inspection circuit in FIG. 7C includes a structure, a pad connected to the same node as the first conductive layer of the structure, and a pad connected to the same node as the second conductive layer of the structure. The And it can test | inspect by supplying alternating current electric power from a pad with respect to the above inspection circuits, and measuring the frequency dependence and intensity dependence.

以上のように、図5(A)〜(D)に示す構造体に上記検査方法を適用することにより、基板を分断してSEM(Scanning Electron Microscope)観察を行わずに、基板を破壊することなく工程確認の検査を行うことができる。また、この検査を行った後の基板は工程に戻すことができるので、生産性を向上することができる。   As described above, by applying the inspection method to the structure shown in FIGS. 5A to 5D, the substrate is broken without breaking the substrate and performing SEM (Scanning Electron Microscope) observation. It is possible to perform inspection for process confirmation. In addition, since the substrate after this inspection can be returned to the process, productivity can be improved.

また、図5(A)〜(D)に示した上記検査回路を用いた構造体の特性評価は、上記実施の形態で説明したように、基準となる構造体を用いた測定結果と比較することにより行うことも可能である。例えば、電圧の周波数依存性から膜厚を求めることが困難である場合、既知の膜厚を有する構造体を上記の方法で測定する。その後検査したい構造を同一の条件で測定し、その結果を前記既知の構造体の測定結果と比較することで評価を行うことができる。 In addition, the characteristic evaluation of the structure using the inspection circuit illustrated in FIGS. 5A to 5D is compared with the measurement result using the reference structure as described in the above embodiment. It is also possible to do this. For example, when it is difficult to determine the film thickness from the frequency dependence of the voltage, a structure having a known film thickness is measured by the above method. Thereafter, the structure to be inspected is measured under the same conditions, and the result can be evaluated by comparing the result with the measurement result of the known structure.

このように、電磁波の強度や周波数特性によって構造体の特性を検査することで、例えば金属膜の下に設けられた膜の厚さのように、顕微鏡で容易に見えないものでも検査することができる。また、犠牲層エッチング前や、ダイシング前にプロセスの検査をすることで、不良を発見した時にリペアできる確率が高くなり、生産性を向上することができる。 In this way, by inspecting the characteristics of the structure by the intensity and frequency characteristics of electromagnetic waves, it is possible to inspect even those that are not easily seen with a microscope, such as the thickness of the film provided under the metal film. it can. Further, by inspecting the process before sacrificial layer etching or dicing, the probability of repairing when a defect is found is increased, and productivity can be improved.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態4)
本実施の形態では、電源回路を有する検査回路を用いて行うマイクロマシンの検査方法について説明する。電源回路は交流電圧から定電圧を生成する機能を有し、構造体に定電圧の電力を供給することができるため、検査回路が電源回路を有することによって様々な構造体の特性を測定することができる。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a micromachine inspection method performed using an inspection circuit including a power supply circuit will be described. The power supply circuit has a function of generating a constant voltage from an AC voltage and can supply constant voltage power to the structure. Therefore, the inspection circuit has a power supply circuit to measure the characteristics of various structures. Can do.

図8(A)〜(C)に検査回路の取り得る構成の例を示す。図8(A)の検査回路は、アンテナ401、容量402、構造体403、電源回路404およびスイッチング素子405を有する。ここでスイッチング素子とは、例えばトランジスタのような入力端子、出力端子、制御電極を有する三端子素子であり、入力端子と出力端子を接続するか否か(ON又はOFF)を制御電極によって制御することができる素子のことである。なお、スイッチング素子として薄膜トランジスタを用いることができる。薄膜トランジスタは、トップゲート型、ボトムゲート型のいずれを用いてもよい。 8A to 8C show examples of configurations that the inspection circuit can take. The inspection circuit in FIG. 8A includes an antenna 401, a capacitor 402, a structure body 403, a power supply circuit 404, and a switching element 405. Here, the switching element is a three-terminal element having an input terminal such as a transistor, an output terminal, and a control electrode, for example, and controls whether the input terminal and the output terminal are connected (ON or OFF) by the control electrode. It is an element that can be used. Note that a thin film transistor can be used as the switching element. As the thin film transistor, either a top gate type or a bottom gate type may be used.

構造体403はその形状により様々な構成を取ることができるが、ここでは一例として、二つの入力端子420、421、および一つの出力端子422を有するとする。また、電源回路404は一つの入力端子409、および二つの出力端子410、411を有する。
検査回路は、アンテナ401、容量402およびスイッチング素子405が閉回路になるように接続され、容量402とスイッチング素子405は共に電源回路404の入力端子409に接続され、スイッチング素子405の制御電極(スイッチング素子がトランジスタの場合はゲート電極)に構造体403の出力端子422が接続されている。
Although the structure 403 can have various structures depending on its shape, it is assumed here that the structure 403 includes two input terminals 420 and 421 and one output terminal 422 as an example. Further, the power supply circuit 404 has one input terminal 409 and two output terminals 410 and 411.
The inspection circuit is connected so that the antenna 401, the capacitor 402, and the switching element 405 are closed circuits. The capacitor 402 and the switching element 405 are both connected to the input terminal 409 of the power supply circuit 404, and the control electrode (switching) of the switching element 405 is switched. The output terminal 422 of the structure 403 is connected to a gate electrode in the case where the element is a transistor.

この検査回路において、アンテナ401および容量402は、検査装置から放射される電磁波を特定の共振周波数で吸収し、大きな誘導起電力を発生する。その誘導起電力は電源回路404の入力端子409に供給され、電源回路は当該電力を整流して基準となる一定の電圧、およびその基準となる電圧より高い一定の電圧を生成する。ここで、基準となる電圧とは検査回路内での基準の電圧であり、一般的には接地電圧、グランド等とよばれるが、本明細書中では基準電圧と記載する。また、電源回路はその基準電圧より高い一定の電圧を生成し、本明細書中ではその電圧を電源電圧と記載する。すなわち、電源回路は電源電圧および基準電圧を生成し、電源電圧を出力端子410から、基準電圧を出力端子411から出力し、それらの電圧を構造体403を含む検査回路全体へ供給する。 In this inspection circuit, the antenna 401 and the capacitor 402 absorb electromagnetic waves radiated from the inspection device at a specific resonance frequency, and generate a large induced electromotive force. The induced electromotive force is supplied to the input terminal 409 of the power supply circuit 404, and the power supply circuit rectifies the power to generate a constant voltage serving as a reference and a constant voltage higher than the reference voltage. Here, the reference voltage is a reference voltage in the inspection circuit and is generally called a ground voltage, a ground, or the like, but is referred to as a reference voltage in this specification. The power supply circuit generates a constant voltage higher than the reference voltage, and this voltage is referred to as a power supply voltage in this specification. That is, the power supply circuit generates a power supply voltage and a reference voltage, outputs the power supply voltage from the output terminal 410 and the reference voltage from the output terminal 411, and supplies these voltages to the entire inspection circuit including the structure 403.

構造体403は、電源回路404から供給された電力によって動作し、動作特性に応じた出力(電圧変化)をスイッチング素子405に出力する。構造体403の出力によってスイッチング素子405がON、OFFすることで、アンテナ401および容量402に付随するインピーダンスが変化し、アンテナは構造体の動作特性を反映した電磁波を出力する。このアンテナから出力される電磁波を検査装置によって受信することで構造体403の特性を評価することができる。 The structure 403 operates with the power supplied from the power supply circuit 404 and outputs an output (voltage change) corresponding to the operation characteristics to the switching element 405. When the switching element 405 is turned on and off by the output of the structure 403, the impedance associated with the antenna 401 and the capacitor 402 changes, and the antenna outputs an electromagnetic wave reflecting the operating characteristics of the structure. The characteristics of the structure body 403 can be evaluated by receiving the electromagnetic wave output from the antenna by the inspection device.

また、図8(B)に示すように、検査回路はアンテナ401、容量402、電源回路404および構造体403を有することもできる。すなわち、検査回路はスイッチング素子を有さず、電源回路の入力端子409は容量402を介してアンテナ401と接続されている。そして上記同様、電源回路404は電源電圧および基準電圧を生成し、電源電圧を出力端子410から、基準電圧を出力端子411から出力して構造体403に供給する。また、電源回路404の出力端子411は、容量402が接続されていない方のアンテナの一端に接続される。 In addition, as illustrated in FIG. 8B, the inspection circuit can include an antenna 401, a capacitor 402, a power supply circuit 404, and a structure body 403. That is, the inspection circuit does not have a switching element, and the input terminal 409 of the power supply circuit is connected to the antenna 401 via the capacitor 402. Similarly to the above, the power supply circuit 404 generates a power supply voltage and a reference voltage, outputs the power supply voltage from the output terminal 410, and outputs the reference voltage from the output terminal 411 to supply the structure 403. The output terminal 411 of the power supply circuit 404 is connected to one end of the antenna to which the capacitor 402 is not connected.

図8(A)で示した検査回路は、スイッチング素子のON、OFFによって構造体の動作特性に応じた電磁波を出力する構成であるので、構造体からの出力がデジタルである場合に適用できる。例えば構造体がスイッチの機能を有し、そのON、OFF特性を検査する場合に用いることができる。一方、図8(B)で示した検査回路は、アンテナ401が構造体403の出力端子と直接接続されている。図8(B)に示す検査回路は、構造体の出力端子の電圧の変化に応じた電磁波を出力することができる。したがって、この検査回路は構造体からの出力がアナログである場合、例えば構造体が可変容量であり、その容量変化を検査する場合に適用することができる。 The inspection circuit illustrated in FIG. 8A is configured to output an electromagnetic wave according to the operating characteristics of the structure when the switching element is turned on and off, and thus can be applied when the output from the structure is digital. For example, the structure has a switch function, and can be used when the ON / OFF characteristics of the structure are inspected. On the other hand, in the inspection circuit illustrated in FIG. 8B, the antenna 401 is directly connected to the output terminal of the structure body 403. The inspection circuit illustrated in FIG. 8B can output an electromagnetic wave in accordance with a change in voltage of the output terminal of the structure. Therefore, this inspection circuit can be applied when the output from the structure is analog, for example, when the structure has a variable capacitance and the capacitance change is inspected.

さらに検査回路は図8(C)に示すように、アンテナ401、容量402、スイッチング素子405、電源回路404、制御回路406および構造体403を有することができる。
アンテナ401、容量402、スイッチング素子405は閉回路になるように接続され、電源回路404および制御回路406は容量402を介してアンテナ401の一端に接続される。電源回路は、上記同様交流電圧を整流し、整流された電力は制御回路および構造体に供給されている。また電源回路で生成された接地電位はアンテナのもう一方の端に接続されている。
Further, the inspection circuit can include an antenna 401, a capacitor 402, a switching element 405, a power supply circuit 404, a control circuit 406, and a structure 403 as illustrated in FIG.
The antenna 401, the capacitor 402, and the switching element 405 are connected to form a closed circuit, and the power supply circuit 404 and the control circuit 406 are connected to one end of the antenna 401 through the capacitor 402. The power supply circuit rectifies the AC voltage as described above, and the rectified power is supplied to the control circuit and the structure. The ground potential generated by the power supply circuit is connected to the other end of the antenna.

制御回路406はアンテナ401が受信した電磁波から、検査装置から送信される制御信号を取り出して構造体403を制御する機能を有する。制御回路406によって制御された構造体は、その動作特性をスイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子は構造体の出力に応じてON、OFFするため、アンテナおよび容量に付随するインピーダンスが変化する。したがって、アンテナは、構造体の出力を反映した電磁波を出力する。 The control circuit 406 has a function of controlling the structure 403 by extracting a control signal transmitted from the inspection apparatus from the electromagnetic wave received by the antenna 401. The structure controlled by the control circuit 406 outputs its operating characteristics to the control electrode of the switching element. Since the switching element is turned on and off in accordance with the output of the structure, the impedance associated with the antenna and the capacitance changes. Therefore, the antenna outputs an electromagnetic wave reflecting the output of the structure.

図8(C)の検査回路において、スイッチング素子を有さず、構造体の端子がアンテナの一端に接続されていても良い。 In the inspection circuit in FIG. 8C, the terminal of the structure body may be connected to one end of the antenna without the switching element.

次に、検査回路を構成する電源回路404について、図9(A)、(B)を用いて説明する。電源回路404は図9(A)に示すように、ダイオード407および容量408を有し、アンテナと接続される入力端子409から入力された交流電圧を一定の電圧に整流する。整流された電源電圧は、出力端子410から検査回路内の各部へ出力される。また、電源回路404は電源電圧と同時に基準電圧を生成し、出力端子411より出力し、アンテナおよび構造層に供給する。   Next, the power supply circuit 404 constituting the inspection circuit will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 9A, the power supply circuit 404 includes a diode 407 and a capacitor 408, and rectifies the AC voltage input from the input terminal 409 connected to the antenna into a constant voltage. The rectified power supply voltage is output from the output terminal 410 to each part in the inspection circuit. The power supply circuit 404 generates a reference voltage simultaneously with the power supply voltage, outputs it from the output terminal 411, and supplies it to the antenna and the structural layer.

ここで示した電源回路404は、二つのダイオード407を、一つは順方向に接続することによって電圧を整流し、もう一つを逆方向に接続することによって逆流を防止するように回路を接続しているが、二つ以上のダイオードを用いて整流および逆流の防止を行うことにより電源回路を構成することも可能である。また、電源回路404をダイオード407および容量408によって構成しているが、インダクタ等の受動素子を用いて構成することも可能である。 The power circuit 404 shown here connects two diodes 407, one to rectify the voltage by connecting it in the forward direction and the other to connect it in the reverse direction to prevent backflow. However, it is also possible to configure a power supply circuit by performing rectification and prevention of backflow using two or more diodes. Further, although the power supply circuit 404 includes the diode 407 and the capacitor 408, it can also be configured using a passive element such as an inductor.

また、図9(B)に示すように電源回路404は、整流回路412とレギュレータ413とで構成することもできる。整流回路412は、上記電源回路404と同様、アンテナと接続される入力端子409から供給される交流電圧を整流し、レギュレータは、整流回路412によって生成した電圧をある一定の電圧に保持する。したがって、電源回路404は、レギュレータ413によって一定の値に保持された電圧、および基準電圧を出力端子410、411より検査回路内の各部へ出力する。 In addition, as illustrated in FIG. 9B, the power supply circuit 404 can be formed using a rectifier circuit 412 and a regulator 413. The rectifier circuit 412 rectifies the AC voltage supplied from the input terminal 409 connected to the antenna, similarly to the power supply circuit 404, and the regulator holds the voltage generated by the rectifier circuit 412 at a certain voltage. Therefore, the power supply circuit 404 outputs the voltage held at a constant value by the regulator 413 and the reference voltage to each part in the inspection circuit from the output terminals 410 and 411.

検査装置から放射された電磁波の電力が大きい場合、整流回路が高い電圧を発生して構造体に供給し、構造体を破壊してしまう場合がある。このような時に、電源回路にレギュレータを設けることで、所定の電源電圧を構造体に供給することができる。 When the power of the electromagnetic wave radiated from the inspection apparatus is large, the rectifier circuit may generate a high voltage and supply it to the structure, which may destroy the structure. In such a case, a predetermined power supply voltage can be supplied to the structure body by providing a regulator in the power supply circuit.

逆に、構造体に高い電圧を供給したい場合には、電源回路は昇圧回路を有することも可能である。昇圧回路は、ダイオードおよび容量を用いて構成することができる。電源回路が昇圧回路を有することによって、電源回路では生成できないような高い電圧や、負の電圧を生成し、構造体へ供給することができる。 On the other hand, when a high voltage is to be supplied to the structure body, the power supply circuit can include a booster circuit. The booster circuit can be configured using a diode and a capacitor. When the power supply circuit includes a booster circuit, a high voltage that cannot be generated by the power supply circuit or a negative voltage can be generated and supplied to the structure.

このように、検査回路に上記のような電源回路を設けることで、構造体に電源電圧を供給することができるため、無線によって構造体の静的特性を測定することも可能になる。また、検査回路が電源回路を有することで、犠牲層の膜厚、空間の高さ、構造層の膜応力、構造層のバネ定数、構造層の共振周波数、構造体の駆動電圧、等の構造体の特性を測定することができる。 As described above, the power supply voltage can be supplied to the structure body by providing the power supply circuit as described above in the inspection circuit, so that the static characteristics of the structure body can be measured wirelessly. In addition, since the inspection circuit has a power supply circuit, the sacrificial layer thickness, space height, structural layer film stress, structural layer spring constant, structural layer resonance frequency, structural drive voltage, etc. Body characteristics can be measured.

次に、図10(A)に示す検査回路を用いて、構造体の駆動電圧を測定する方法について説明する。検査回路は図に示すように、アンテナ401、容量402、構造体403、電源回路404、およびスイッチング素子405を有し、電源回路404は整流回路412と昇圧回路414とを有する。 Next, a method for measuring the driving voltage of the structure body using the inspection circuit illustrated in FIG. As shown in the figure, the inspection circuit includes an antenna 401, a capacitor 402, a structure 403, a power supply circuit 404, and a switching element 405. The power supply circuit 404 includes a rectifier circuit 412 and a booster circuit 414.

検査回路の構造体は、図10(B)に示すように、基板上に第1の導電層415、出力端子416、構造層417を有する。構造層417は第1の導電層415と向かい合う第2の導電層418を有し、構造層417の一部は基板に支持され、他の部分は、空間を介して基板と向かい合っている。
このような構造体403の第1の導電層415と第2の導電層418との間に電圧を印加すると、構造層417が可動して基板へ引き寄せられる。さらに印加電圧を大きくすると、構造層417は基板へ引き寄せられて第1の導電層415と第2の導電層418が接する。このときの電圧をプルダウン電圧という。ここでは、構造体の駆動電圧の一例として、プルダウン電圧の検査方法について説明する。
As shown in FIG. 10B, the structure of the inspection circuit includes a first conductive layer 415, an output terminal 416, and a structure layer 417 on a substrate. The structural layer 417 includes a second conductive layer 418 that faces the first conductive layer 415. A part of the structural layer 417 is supported by the substrate, and the other part faces the substrate through a space.
When a voltage is applied between the first conductive layer 415 and the second conductive layer 418 of the structure body 403, the structure layer 417 moves and is attracted to the substrate. When the applied voltage is further increased, the structural layer 417 is drawn to the substrate and the first conductive layer 415 and the second conductive layer 418 are in contact with each other. This voltage is called a pull-down voltage. Here, a pull-down voltage inspection method will be described as an example of a structure driving voltage.

電源回路404は、入力端子が容量402を介してアンテナの一端と接続され、整流回路412によってアンテナに生じた交流の誘導起電圧から電源電圧を生成し、昇圧回路414によって高い電圧を生成し、構造体の第2の導電層に供給する。また、電源回路が生成する基準電圧は、アンテナの一端、および構造体の第1の導電層に供給される。ここで、検査装置が検査回路に供給する電力を大きくしていくと、整流回路が生成する電源電圧が大きくなるため、その電源電圧を元に高い電圧を生成する昇圧回路もそれに比例するように大きな電圧を出力する。 The power supply circuit 404 has an input terminal connected to one end of the antenna via the capacitor 402, generates a power supply voltage from an AC induced electromotive voltage generated in the antenna by the rectifier circuit 412, and generates a high voltage by the booster circuit 414. Supply to the second conductive layer of the structure. The reference voltage generated by the power supply circuit is supplied to one end of the antenna and the first conductive layer of the structure body. Here, as the power supplied to the inspection circuit by the inspection device increases, the power supply voltage generated by the rectifier circuit increases, so that the booster circuit that generates a high voltage based on the power supply voltage is proportional to the power supply voltage. Outputs a large voltage.

また、構造体の第1の導電層と同じ層に設けられている出力端子は、スイッチング素子の制御電極に接続され、第1の導電層とは導通していない。このような構造体の第1の導電層に基準電圧を供給し、第2の導電層に電源回路が生成した高い電圧を供給すると、上記したように構造層が可動し、第2の導電層が第1の導電層および出力端子と接触する。出力端子が第2の導電層と接触することでスイッチング素子の動作が変わり、アンテナおよび容量に付随するインピーダンスが変化する。 In addition, the output terminal provided in the same layer as the first conductive layer of the structure body is connected to the control electrode of the switching element and is not electrically connected to the first conductive layer. When a reference voltage is supplied to the first conductive layer of such a structure and a high voltage generated by the power supply circuit is supplied to the second conductive layer, the structure layer moves as described above, and the second conductive layer Is in contact with the first conductive layer and the output terminal. When the output terminal is in contact with the second conductive layer, the operation of the switching element is changed, and the impedance associated with the antenna and the capacitor is changed.

ここで、横軸に検査装置が放射する電磁波の強度を、縦軸に検査回路が出力する電磁波の強度を取った曲線419を描くと、図10(C)に示すように、横軸のある点Xにおいて、検査回路から出力する電磁波の強度が変化することがわかる。この点がプルダウン電圧を示している。 Here, when the curve 419 is drawn with the horizontal axis representing the intensity of the electromagnetic wave emitted by the inspection device and the vertical axis representing the intensity of the electromagnetic wave output from the inspection circuit, the horizontal axis is shown in FIG. It can be seen that at point X, the intensity of the electromagnetic wave output from the inspection circuit changes. This point indicates a pull-down voltage.

上記実施の形態で説明した方法によって、構造体の空間の高さを検査し、さらにこのようにプルダウン電圧を検査することによって、構造体を構成する構造層の特性を評価することも可能である。例えば、プルダウン電圧は、空間の高さと構造層の形状および応力に関係して決定される。したがって、これらの検査を行うことによって構造層を形成する層の応力を評価することが可能になる。 It is also possible to evaluate the characteristics of the structural layers constituting the structure by inspecting the height of the space of the structure by the method described in the above embodiment and further inspecting the pull-down voltage in this way. . For example, the pull-down voltage is determined in relation to the height of the space and the shape and stress of the structural layer. Therefore, the stress of the layer forming the structural layer can be evaluated by performing these inspections.

ここでさらに、上記のような電源回路等を有する検査回路を用いて、犠牲層エッチングによって犠牲層を完全に除去できたか、それとも犠牲層エッチングが不足で犠牲層が残っているのかを検査する方法を図2(A)、(B)を用いて説明する。なお、図2(A)に、片持ち梁構造の構造体、図2(B)に橋状に形成された梁構造の構造体を示す。 Further, a method for inspecting whether the sacrificial layer has been completely removed by the sacrificial layer etching or whether the sacrificial layer remains due to insufficient sacrificial layer etching, using the inspection circuit having the power supply circuit as described above. Will be described with reference to FIGS. 2A shows a cantilever structure, and FIG. 2B shows a bridge structure formed in a bridge shape.

例えば、図2(A)に示すように、片持ち梁構造である構造体の検査は、第1の導電層202に一定の電圧を印加し、第2の導電層204に高い周波数の電圧を供給する。これは例えば、実施の形態3において図7(B)で説明した検査回路を用いて行うことができる。
梁の長さは設計および作製時に既知であるとすると、当該構造体の共振周波数となるところで梁が共振を起こす。しかしながら犠牲層残り211(犠牲層エッチングによっても除去されずに残った犠牲層)が存在すると梁の長さが変化して、当該周波数では共振を起こさなくなる(詳細には犠牲層残り211によって実質的な梁の長さが短くなるため、共振周波数は高い方向へシフトする。)。この共振周波数を測定することによって犠牲層残りが存在するか否かを検査することができる。
For example, as shown in FIG. 2A, in the inspection of a structure having a cantilever structure, a constant voltage is applied to the first conductive layer 202 and a high-frequency voltage is applied to the second conductive layer 204. Supply. This can be performed, for example, using the inspection circuit described in Embodiment 3 with reference to FIG.
If the length of the beam is known at the time of design and fabrication, the beam will resonate at the resonance frequency of the structure. However, if there is a remaining sacrificial layer 211 (a sacrificial layer that has not been removed by the sacrificial layer etching), the length of the beam changes, and resonance does not occur at the frequency (in detail, the sacrificial layer remaining 211 substantially As the length of the beam becomes shorter, the resonance frequency shifts higher.) By measuring this resonance frequency, it can be inspected whether or not the sacrificial layer remains.

また、上記で示したように、プルダウン電圧を測定することによっても犠牲層残りがあるか否かの検査を行うことができる。これはプルダウン電圧が、構造体の構造によって決定することを利用する。すなわち片持ち梁の場合、梁の長さが短くなるにしたがってプルダウン電圧が上昇するため、その電圧変化を測定することで犠牲層残りがあるか否かを検査することができる。 Further, as described above, it is possible to inspect whether or not there is a sacrificial layer remaining by measuring the pull-down voltage. This utilizes the fact that the pull-down voltage is determined by the structure of the structure. That is, in the case of a cantilever beam, the pull-down voltage increases as the length of the beam becomes shorter. Therefore, it is possible to inspect whether there is a sacrificial layer remaining by measuring the voltage change.

また、犠牲層残り211が非常に多い場合や、図2(B)に示すような梁構造において犠牲層残り211が存在する場合はプルダウンが起こらなくなるので、それによっても検査することができる。 In addition, when the remaining sacrificial layer 211 is very large, or when the sacrificial layer remaining 211 exists in the beam structure as shown in FIG. 2B, pull-down does not occur, so that the inspection can be performed.

さらに構造が片持ち梁(図2(A))の場合でも梁構造(図2(B))であっても、上記実施の形態2で説明した検査方法のように、構造体のインピーダンスが変化すること利用して上記検査を行うことができる。例えば、構造体が容量性のインピーダンスである場合(すなわち犠牲層が誘電率εの絶縁性の材料であった場合)、犠牲層残りが存在すると構造体の容量は、導電層間の誘電率がε0(真空の誘電率)である容量と、誘電率がεの容量とが並列接続された容量値となる。この容量の変化を利用することによって、犠牲層残りがあるか否かの検査を行うことも可能である。また、構造体が抵抗性のインピーダンスである場合(すなわち犠牲層が導電性材料であった場合)、犠牲層が完全に除去されていれば構造層は導電性を有さない。しかし、犠牲層残りが存在すると構造体は導電性を示すことから、検査を行うことが可能である。 Furthermore, even if the structure is a cantilever beam (FIG. 2A) or a beam structure (FIG. 2B), the impedance of the structure changes as in the inspection method described in the second embodiment. The above-mentioned inspection can be performed by using. For example, when the structure has a capacitive impedance (that is, when the sacrificial layer is an insulating material having a dielectric constant ε), if the remaining sacrificial layer exists, the capacitance of the structure has a dielectric constant ε0 between the conductive layers. The capacitance value is a capacitance value (dielectric constant of vacuum) and a capacitance value having a dielectric constant ε connected in parallel. By utilizing this change in capacitance, it is also possible to inspect whether there is a sacrificial layer remaining. When the structure has a resistive impedance (that is, when the sacrificial layer is a conductive material), the structural layer does not have conductivity if the sacrificial layer is completely removed. However, since the structure shows conductivity when the sacrificial layer remains, it can be inspected.

したがって、上記検査方法を適用することにより犠牲層が完全に除去されているか否かを光学顕微鏡などの容易な手段を用いて容易に検査することができる。また、検査を行った基板を工程に戻すことも可能となる。したがって、生産性を向上させることができる。   Therefore, it is possible to easily inspect whether or not the sacrificial layer is completely removed by applying the above inspection method using an easy means such as an optical microscope. It is also possible to return the inspected substrate to the process. Therefore, productivity can be improved.

このように、検査回路に電源回路や制御回路を設けることで、構造体の様々な静的特性又は動的特性、例えば犠牲層の膜厚、空間の高さ、犠牲層が除去されているか否か、構造体の機械的共振周波数、構造体の駆動電圧、等を検査することが可能となる。また、これらの検査結果から、構造層の膜の応力や構造体のバネ定数等を求めることが可能となる。さらに、基板を分断せずに検査を行うことができるので、続けて工程を進めたり、不良が発見された時にはリペアを行ったりすることが可能であり、生産性を向上することができる。 As described above, by providing the power supply circuit and the control circuit in the inspection circuit, various static characteristics or dynamic characteristics of the structure, for example, the thickness of the sacrificial layer, the height of the space, and whether the sacrificial layer is removed. In addition, the mechanical resonance frequency of the structure, the driving voltage of the structure, and the like can be inspected. Also, from these inspection results, it is possible to determine the stress of the structural layer film, the spring constant of the structural body, and the like. Further, since the inspection can be performed without dividing the substrate, it is possible to proceed with the process or repair when a defect is found, thereby improving productivity.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態5)
本実施の形態では、マイクロマシンおよび構造体を作製する基板上で試験的に犠牲層エッチングを行い、構造体の特性を検査する方法について説明する。ここでは、図11に示す形状の構造体を作製する場合の例を挙げて説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a method for inspecting characteristics of a structure body by performing sacrificial layer etching on a micromachine and a substrate on which the structure body is manufactured will be described. Here, an example in the case of manufacturing a structure having the shape shown in FIG. 11 will be described.

構造体を作製する工程は、はじめに、基板501上に固定電極となる第1の導電層502を形成する。第1の導電層502は、金属や金属酸化物等の導電性を有する材料を、スパッタリング法やCVD法等を用いて成膜し、フォトリソグラフィ法等を用いて任意の形状に加工することにより形成することができる。また、図に示すように第1の導電層502は基板501上に直接形成してもよいが、下地となる第1の保護層を成膜した上に形成してもよい。 In the step of manufacturing the structure body, first, a first conductive layer 502 to be a fixed electrode is formed over the substrate 501. The first conductive layer 502 is formed by forming a conductive material such as metal or metal oxide using a sputtering method, a CVD method, or the like, and processing the material into an arbitrary shape using a photolithography method or the like. Can be formed. Further, as shown in the drawing, the first conductive layer 502 may be formed directly on the substrate 501, but may be formed on a first protective layer which is a base.

次に、第1の導電層502上に犠牲層503を形成する。犠牲層503は、犠牲層に適した材料を成膜し、任意の形状に加工することで形成することができる。ここで、犠牲層に適した材料とは、例えば、犠牲層エッチング時に早く除去できたり、短時間で厚い膜を成膜でき、かつ加工しやすいといったものを指す。もちろん、犠牲層エッチング時に他の層との選択比がとれる材料であることも重要である。犠牲層503の膜厚は例えば0.5μm以上5μm以下(例えば2μmである)とする。 Next, a sacrificial layer 503 is formed over the first conductive layer 502. The sacrificial layer 503 can be formed by forming a material suitable for the sacrificial layer and processing the material into an arbitrary shape. Here, the material suitable for the sacrificial layer refers to, for example, a material that can be removed quickly during sacrificial layer etching, a thick film can be formed in a short time, and processing is easy. Of course, it is also important that the material has a selectivity with respect to other layers when the sacrificial layer is etched. The film thickness of the sacrificial layer 503 is, for example, not less than 0.5 μm and not more than 5 μm (for example, 2 μm).

次に、犠牲層503上に、可動電極となる第2の導電層504、および第1の絶縁層505を成膜する。そして、第2の導電層および第一の絶縁層505を加工することにより図11(A)に示す構造体を形成する。ここで、第2の導電層および第1の絶縁層は構造層506を形成する。なお、これらの構成は一例であり、例えば、構造層は第2の導電層のみで形成することができ、また第1の絶縁層505を多層に形成することもできる。すなわち、構造層や犠牲層、固定電極等のすべての層は、必要な構造体の構造に応じて様々な形状、および積層構造を適用することが好ましい。なお、第1の絶縁層505の膜厚は、例えば500nm以上3μm以下(例えば800nm)である。 Next, a second conductive layer 504 to be a movable electrode and a first insulating layer 505 are formed over the sacrificial layer 503. Then, the structure shown in FIG. 11A is formed by processing the second conductive layer and the first insulating layer 505. Here, the second conductive layer and the first insulating layer form a structural layer 506. Note that these structures are examples, and for example, the structural layer can be formed using only the second conductive layer, and the first insulating layer 505 can be formed in multiple layers. That is, it is preferable to apply various shapes and laminated structures to all the layers such as the structural layer, the sacrificial layer, and the fixed electrode depending on the structure of the necessary structure. Note that the thickness of the first insulating layer 505 is, for example, not less than 500 nm and not more than 3 μm (for example, 800 nm).

上記のように構造体を形成した後、図11(A)に示すように、検査用に用いない第1の構造体508上に第2の保護層507を形成する。図11では、左側に検査に用いない構造体508、右側に検査用の構造体509を示す。図11に示すように、検査用に用いる構造体509上には第2の保護層507は形成しない。 After the structure is formed as described above, a second protective layer 507 is formed over the first structure 508 that is not used for inspection, as shown in FIG. In FIG. 11, a structure 508 that is not used for inspection is shown on the left side, and a structure 509 for inspection is shown on the right side. As shown in FIG. 11, the second protective layer 507 is not formed over the structure 509 used for inspection.

次に、犠牲層エッチングを行うことで、図11(B)に示すように、検査用の構造体が有する犠牲層のみが除去され、空間部分510が形成される。犠牲層エッチングを行うためには、第1の導電層ならびに構造層に加えて、第2の保護層とも選択比をとることのできる犠牲層およびエッチング剤を使用する。 Next, by performing sacrificial layer etching, as shown in FIG. 11B, only the sacrificial layer included in the structure for inspection is removed, and a space portion 510 is formed. In order to perform the sacrificial layer etching, a sacrificial layer and an etching agent that can take a selective ratio to the second protective layer in addition to the first conductive layer and the structural layer are used.

このようにして検査用の構造体を形成することで、基板上の一部で先行して構造体の検査を行うことができる。検査は、上記実施の形態で説明した検査回路および検査方法を用いて行うことができる。そして、空間部分の高さや、構造体に電圧を印加したときに第1の導電層と第2の導電層とが接触するプルダウン電圧、構造層の固有振動数等を測定することで、構造層の膜の応力や、それに起因する構造層のひずみ、構造体の動作電圧等を評価することができる。 By forming the inspection structure in this manner, the structure can be inspected in advance on a part of the substrate. The inspection can be performed using the inspection circuit and the inspection method described in the above embodiment. Then, by measuring the height of the space, the pull-down voltage between the first conductive layer and the second conductive layer when a voltage is applied to the structure, the natural frequency of the structural layer, etc., the structural layer It is possible to evaluate the stress of the film, the distortion of the structural layer caused by the stress, the operating voltage of the structure, and the like.

これらの検査によって、構造体の特性が設計時の仕様値の範囲であり、正常動作すると評価されれば、図11(C)に示すように、検査用の構造体509および第2の保護層507を除去する。その後、構造体508の犠牲層エッチングを行うことで、マイクロマシンを作製するための構造体を形成することができる。 As a result of these inspections, if it is evaluated that the characteristics of the structure are within the range of specification values at the time of design and operate normally, as shown in FIG. 11C, the structure 509 for inspection and the second protective layer 507 is removed. After that, sacrificial layer etching of the structure body 508 is performed, whereby a structure body for manufacturing a micromachine can be formed.

逆に、構造体の特性が悪く、このまま工程を進めれば不良品となる場合には、構造体のリペアを行うことができる。リペアは、例えば、検査用の構造体、第2の保護層および構造層を除去し、再度、構造層を形成するといった手段をとることが可能である。 On the other hand, if the structure has poor characteristics and the process proceeds as it is, a defective product can be repaired. For the repair, for example, it is possible to take a means such as removing the structure for inspection, the second protective layer, and the structural layer, and forming the structural layer again.

上記で説明したように本発明は、作製するための構造体と検査用の構造体とを設け、検査用の構造体にのみ先に犠牲層エッチングを行い、構造体の検査を行うことができる。このように、検査用の構造体を用いて犠牲層エッチング後の検査を行うことで、特性が不良である場合に、基板上の構造体に対してリペアを行うことができ、生産性を向上することができる。 As described above, according to the present invention, a structure for manufacturing and a structure for inspection can be provided, and the structure can be inspected by performing sacrificial layer etching only on the structure for inspection first. . Thus, by performing inspection after sacrificial layer etching using a structure for inspection, if the characteristics are poor, the structure on the substrate can be repaired, improving productivity. can do.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態6)
上記実施の形態4で示したように、検査回路が電源回路や制御回路を有することで、複数種類の構造体の特性を検査することができ、または、同一種類の構造体を複数検査することできる。本実施の形態ではこのような検査方法について、図12(A)、(B)を用いて説明する。
(Embodiment 6)
As shown in the fourth embodiment, the inspection circuit includes a power supply circuit and a control circuit, so that the characteristics of a plurality of types of structures can be inspected, or a plurality of the same type of structures can be inspected. it can. In this embodiment mode, such an inspection method will be described with reference to FIGS.

複数の構造体を検査するためには、例えば、検査回路が複数の構造体を有するように構成すれば良い。そして、検査装置から電力、および必要に応じては検査回路を制御する制御信号を送信し、検査回路は一つひとつの構造体を動作させてその応答を順次出力すれば良い。 In order to inspect a plurality of structures, for example, an inspection circuit may be configured to have a plurality of structures. Then, electric power and, if necessary, a control signal for controlling the inspection circuit are transmitted from the inspection apparatus, and the inspection circuit operates each structure and outputs its responses sequentially.

このような検査を行うための検査回路の一例を図12(A)に示す。検査回路601は、無線通信回路602、制御回路603、および複数の構造体604〜606を有する。
無線通信回路は、アンテナ、容量、および上記実施の形態4で説明した電源回路等を有する。アンテナおよび容量は検査装置との通信を行い、電源回路は定電力の生成と回路内への電力供給を行う。
An example of an inspection circuit for performing such an inspection is shown in FIG. The inspection circuit 601 includes a wireless communication circuit 602, a control circuit 603, and a plurality of structures 604 to 606.
The wireless communication circuit includes an antenna, a capacitor, the power supply circuit described in Embodiment Mode 4, and the like. The antenna and the capacity communicate with the inspection apparatus, and the power supply circuit generates constant power and supplies power to the circuit.

制御回路は、復調回路や分周回路、ドライバ等を有し、電源回路から供給される電力で動作する。復調回路は検査装置から送信される制御信号を復調し、分周回路は必要な周波数のクロック信号を生成する。そして、ドライバは制御信号を受けて、検査対象となる構造体を選択して電力を供給する。また、制御回路は構造体からの応答信号を無線通信回路に伝える。 The control circuit includes a demodulation circuit, a frequency dividing circuit, a driver, and the like, and operates with power supplied from the power supply circuit. The demodulating circuit demodulates the control signal transmitted from the inspection device, and the frequency dividing circuit generates a clock signal having a necessary frequency. In response to the control signal, the driver selects a structure to be inspected and supplies power. The control circuit transmits a response signal from the structure to the wireless communication circuit.

複数の構造体の中から一つの構造体を選択するための回路をドライバで構成する場合、制御信号は、ドライバの動作開始させるためのスタートパルスでよい。また、この回路はドライバではなくデコーダで構成することもでき、その場合の制御信号はアドレス信号となる。 When a circuit for selecting one structure from a plurality of structures is configured by a driver, the control signal may be a start pulse for starting the operation of the driver. Further, this circuit can also be constituted by a decoder instead of a driver, and the control signal in that case is an address signal.

上記構成を有する制御回路は、複数の構造体を順次一つずつ選択して動作させ、その構造体の応答を出力信号として無線通信回路に伝達し、無線通信回路はそれを無線で出力する。
制御回路が構造体を選択する期間は、ドライバもしくはデコーダの構成やそれらに供給するクロック信号によって任意に決定することができる。なお、この選択期間は、構造体の検査に必要十分な時間に設定することが望ましい。また、制御回路は、最初の構造体604から最後の構造体606までを順次選択して検査を行った後、最初の構造体に戻って繰り返し検査を行うこともできるし、一度検査を行えば回路の動作を停止させる構造とすることも可能である。
The control circuit having the above configuration sequentially selects and operates a plurality of structures one by one, transmits the response of the structures as an output signal to the wireless communication circuit, and the wireless communication circuit outputs it wirelessly.
The period during which the control circuit selects the structure can be arbitrarily determined according to the configuration of the driver or decoder and the clock signal supplied to them. This selection period is desirably set to a time sufficient for inspection of the structure. In addition, the control circuit can sequentially select the first structure body 604 to the last structure body 606 and perform the inspection, and then return to the first structure body to perform the inspection repeatedly. A structure in which the operation of the circuit is stopped is also possible.

上記のように制御回路が順次一つずつの構造体を選択することで、検査回路が有する複数の構造体について検査を行うことができる。 As described above, the control circuit sequentially selects one structure at a time, whereby a plurality of structures included in the inspection circuit can be inspected.

ここで、図12(A)は無線通信回路および構造体が制御回路と接続し、無線通信回路と構造体とは接続しない構成を示している。これは上記で説明したように、構造体からの応答信号が制御回路を経由して無線通信回路に伝えられるからである。なお、無線通信回路と構造体とを接続し、構造体からの応答信号を直接出力する構成とすることも可能である。また、検査回路は構造体を一つだけ有し、制御回路が複数の検査項目に応じて様々な信号を構造体に入力することで、一つの構造体に対して複数項目の検査を行うことも可能である。 Here, FIG. 12A illustrates a structure in which the wireless communication circuit and the structure are connected to the control circuit and the wireless communication circuit and the structure are not connected. This is because the response signal from the structure is transmitted to the wireless communication circuit via the control circuit as described above. Note that it is also possible to connect the wireless communication circuit and the structure and directly output a response signal from the structure. In addition, the inspection circuit has only one structure, and the control circuit inputs various signals to the structure according to the plurality of inspection items, thereby inspecting one structure with a plurality of items. Is also possible.

また、上記と異なる構成の検査回路を、図12(B)を用いて説明する。検査回路607は図に示すように、無線通信回路608、制御回路609および複数の構造体がマトリックス状に並んでいる構造体アレイ610を有する。無線通信回路は、上記実施の形態4および図12(A)で示した検査回路と同様、アンテナや電源回路を有する。 In addition, an inspection circuit having a structure different from the above is described with reference to FIG. As shown in the drawing, the inspection circuit 607 includes a wireless communication circuit 608, a control circuit 609, and a structure array 610 in which a plurality of structures are arranged in a matrix. The wireless communication circuit includes an antenna and a power supply circuit similarly to the inspection circuit shown in Embodiment Mode 4 and FIG.

制御回路609は、複数の構造体の中から一つの構造体を選択するためのドライバ611とセレクタ612、ならびに構造体の信号を無線通信回路に伝えるIF613から構成することができる。そしてアレイ状に配列された複数の構造体は、ドライバによって順次一つずつ選択される。 The control circuit 609 can include a driver 611 and a selector 612 for selecting one structure from a plurality of structures, and an IF 613 that transmits a signal of the structure to the wireless communication circuit. The plurality of structures arranged in an array are selected one by one by a driver.

ここで制御回路のドライバは、デコーダを有することも可能である。すなわち制御回路は、例えばフラットパネルディスプレイやメモリのように、複数の中から一つのもの(ここでは構造体)を選択するような構造を有する。そして上記の構成の検査回路は、図12(A)で示した検査回路と同様に、制御回路によって一つの構造体を選択し、その応答信号を無線通信回路から出力する。 Here, the driver of the control circuit can also include a decoder. That is, the control circuit has a structure in which one (here, a structure) is selected from a plurality, such as a flat panel display and a memory. Then, in the inspection circuit having the above-described configuration, one structure is selected by the control circuit and the response signal is output from the wireless communication circuit, similarly to the inspection circuit shown in FIG.

検査回路をこのような構造にすることで、複数の構造体について一度に検査を行うことができる。ここで検査回路内の複数の構造体が、同一種類の構造体である場合は、複数の構造体について同一の検査を行うことができる。また、検査回路内に異なる構成の構造体があれば、異なる検査項目についての検査を行うことができる。 With such a structure of the inspection circuit, a plurality of structures can be inspected at a time. Here, when the plurality of structures in the inspection circuit are the same type of structure, the same inspection can be performed on the plurality of structures. Further, if there are structures having different configurations in the inspection circuit, it is possible to inspect different inspection items.

このように、アンテナと構造体とを接続した検査回路を構成することで、作製中および作製後の構造体の特性を非接触で検査することができる。また、針を接触させるために要する時間や針の置き換えに要する時間が不要になり、スピーディーに検査することができるため、生産性を向上することができる。また、無線通信での測定により、検査対象となる構造体の数や検査項目が多くても一度に検査することができるため、検査に要する時間を短縮することができる。 In this manner, by configuring an inspection circuit in which an antenna and a structure are connected, characteristics of the structure during and after fabrication can be inspected in a non-contact manner. In addition, the time required to contact the needle and the time required to replace the needle are not required, and the inspection can be performed speedily, so that productivity can be improved. In addition, since the number of structures to be inspected and the number of inspection items can be inspected at a time by measurement by wireless communication, the time required for the inspection can be shortened.

また、一般的な電気特性測定に使用するプローバを用いた針の接触による検査をする必要がないので、検査時の位置精度が大きくても良く、測定者も容易に検査を行うことができる。また、構造体は、一般的な半導体素子と異なり、空間を有する三次元の立体構造であるので、針との接触によって破壊される可能性が非常に大きい。なお、非接触測定を行うことで針によって基板に傷を付ける恐れが無くなるので、歩留まりを高くすることができる。さらに、検査後に基板を工程に戻すことができる。これは破棄する必要がなく、生産性を向上することができる。 Further, since it is not necessary to perform inspection by contact with a needle using a prober used for general electric characteristic measurement, the positional accuracy at the time of inspection may be large, and the measurer can also perform inspection easily. In addition, unlike a general semiconductor element, the structure is a three-dimensional structure having a space, so that the structure is very likely to be destroyed by contact with the needle. Note that by performing non-contact measurement, there is no possibility of scratching the substrate with the needle, so that the yield can be increased. Furthermore, the substrate can be returned to the process after inspection. This does not need to be discarded and can improve productivity.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態7)
本実施の形態では、図13に示すマイクロマシンを構成する構造体の作製フローを参照しながら、構造体を検査する方法について説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, a method for inspecting a structure will be described with reference to a manufacturing flow of the structure included in the micromachine illustrated in FIG.

構造体の作製はまず、構造体を作製するための基板を準備し(ステップ701)、犠牲層エッチングまでの作製工程を進める(ステップ702)。ここで犠牲層エッチングまでの工程は、一般的な半導体素子の作製方法を適用し、上記実施の形態で説明したように、基板上に固定電極、犠牲層および構造層を形成する工程である。 First, a substrate for manufacturing a structure is prepared (step 701), and a manufacturing process up to sacrificial layer etching is performed (step 702). Here, the steps up to the sacrificial layer etching are steps for forming a fixed electrode, a sacrificial layer, and a structural layer on a substrate as described in the above embodiment by applying a general method for manufacturing a semiconductor element.

次に、これまでの工程確認のための検査、代表的には犠牲層の膜厚検査を行う(ステップ703)。当該検査は、上記実施の形態で説明した検査回路を作製しておき、検査を行うことが可能である。そして、不良が発見された場合には、再度成膜し直す等のリペアを行うことができる。 Next, an inspection for confirming the process so far, typically an inspection of the thickness of the sacrificial layer is performed (step 703). The inspection can be performed by preparing the inspection circuit described in the above embodiment. If a defect is found, repair such as re-deposition can be performed.

ここで、図5(B)に示すような、構造層を複数の層を積層させて形成する場合、上記犠牲層の膜厚の検査は、構造層をすべて形成した後に行っても良いが、図5(A)に示すように、構造層を形成する導電層(第2の導電層)のみを形成して検査を行い、その後絶縁層を形成して構造層を作製しても良い。このように、構造層を部分的に形成して検査を行うことで、検査結果が不適合だった場合に容易にリペアを行うことができる。 Here, when the structural layer is formed by stacking a plurality of layers as shown in FIG. 5B, the thickness of the sacrificial layer may be inspected after all the structural layers are formed. As shown in FIG. 5A, only the conductive layer (second conductive layer) for forming the structural layer may be formed for inspection, and then the insulating layer may be formed to form the structural layer. In this way, by partially forming the structural layer and performing the inspection, it is possible to easily perform repair when the inspection result is incompatible.

構造体を作製する場合、次に犠牲層エッチングにより犠牲層を除去するのであるが、上記実施の形態5で説明したように、検査用の構造体にのみ先に犠牲層エッチングを行い、構造体の検査を行うことができる。ここで、基板上の一部の犠牲層を除去し、構造体の特性、例えば構造層の膜の応力や、それに起因する構造層のひずみ、構造体の動作電圧等を測定することによって、プロセスチェックを行うことが可能である(ステップ704)。 In the case of manufacturing a structure body, the sacrificial layer is then removed by sacrificial layer etching. However, as described in the fifth embodiment, the sacrificial layer etching is performed only on the inspection structure body, and the structure body is formed. Can be inspected. Here, a part of the sacrificial layer on the substrate is removed, and the characteristics of the structure, for example, the stress of the film of the structure layer, the distortion of the structure layer resulting therefrom, the operating voltage of the structure, and the like are measured. A check can be made (step 704).

このように、作製する構造体の犠牲層エッチングを行う前に、ステップ703およびステップ704の検査を行うことによって不良が発見された場合、不良箇所を取り除き、再度形成する修復を行うことができる。 As described above, in the case where a defect is found by performing the inspection in Step 703 and Step 704 before performing the sacrifice layer etching of the structure to be manufactured, the defective portion can be removed and repair can be performed.

上記の検査を行い、設計時に予定したように構造体が作製できる範囲内の測定値であれば、犠牲層エッチングを行い、犠牲層を除去することによって構造体の空間部分を形成する(ステップ705)。そして、犠牲層エッチングの後に、実施の形態2で説明した空間部分の高さの検査や、実施の形態4で説明した動作電圧の検査等を行うことができる(ステップ706)。それらの検査により構造体が正常に動作することを確認できれば、基板を分断して構造体をチップにする(ステップ707)。 When the above inspection is performed and the measurement value is within a range in which the structure can be produced as planned at the time of design, the sacrificial layer is etched and the sacrificial layer is removed to form a space portion of the structure (step 705). ). After the sacrificial layer etching, the space height inspection described in the second embodiment, the operating voltage inspection described in the fourth embodiment, and the like can be performed (step 706). If the inspection confirms that the structure operates normally, the substrate is divided into chips (step 707).

その後、パッケージングを行うことで最終製品の形態とし(ステップ708)、最終検査を行う(ステップ709)。パッケージは、上記プロセスによって作製された構造体のみがパッケージされてもよく、また、他で作製された電気回路と上記構造体とを一つのパッケージに入れ、ボンディングすることで電気的に接合し、最終製品の形態とすることも可能である。 Thereafter, the final product is formed by packaging (step 708), and final inspection is performed (step 709). Only the structure manufactured by the above process may be packaged, and the electrical circuit manufactured in the other and the above structure are put in one package and bonded to be electrically connected. It can also be in the form of a final product.

一般的にマイクロマシンを作製する場合、構造体は作製基板上での動作確認等の検査が行われず、基板の分断およびパッケージを行い最終製品の形態を作製した後、動作するか否の検査が行われる。これは、基板上で構造体の全数検査を行うことが難しいからであるが、生産効率を著しく引き下げている。しかしながら本発明を適用した上記一連のフローのように、犠牲層エッチング前に検査を実施することで、不良をリペアすることができるようになる。
上記すべての検査を行えない場合は、作製する構造体に応じて適宜検査項目を決めれば良いが、できる限り犠牲層エッチング前、もしくは基板の分断前に不良を発見し、リペアすることで生産性を向上することができる。
In general, when a micromachine is manufactured, the structure is not inspected for operation confirmation on the manufacturing substrate, and after the substrate is divided and packaged to produce the final product form, the operation is inspected. Is called. This is because it is difficult to inspect all the structures on the substrate, but the production efficiency is significantly reduced. However, the defect can be repaired by performing the inspection before the sacrificial layer etching as in the series of flows to which the present invention is applied.
If all of the above inspections cannot be performed, the inspection items may be determined as appropriate according to the structure to be manufactured, but productivity can be improved by finding and repairing defects before etching the sacrificial layer or before dividing the substrate as much as possible. Can be improved.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態8)
本実施の形態では、図14に示すマイクロマシンの作製方法に上記実施の形態で説明したマイクロマシンの検査方法を適用する例を説明する。ここでマイクロマシンは、図14(A)に示すように、構造体802と構造体を制御する電気回路804とを別々の基板801、803に作製する。そして図14(B)に示すように、基板を分断して構造体を有するチップ805、および電気回路を有するチップ806を形成し、図14(C)に示すように同一のパッケージに入れ、ワイヤボンディングによって電気的に接合し、最終製品の形態であるマイクロマシン807を作製する。
(Embodiment 8)
In this embodiment, an example in which the micromachine inspection method described in the above embodiment is applied to the micromachine manufacturing method illustrated in FIGS. Here, as shown in FIG. 14A, the micromachine manufactures a structure body 802 and an electric circuit 804 that controls the structure body on different substrates 801 and 803. Then, as shown in FIG. 14B, the substrate is divided to form a chip 805 having a structure and a chip 806 having an electric circuit, and put in the same package as shown in FIG. Electrical bonding is performed by bonding to produce a micromachine 807 in the form of a final product.

まず、上記実施の形態7においてステップ706に示した検査方法を適用し、基板を分断する前に良品の構造体を選別する例を示す。例えば、図15に示すように、マイクロマシンを形成するための構造体816、および構造体の特性を評価するためのTEG(Test Element Group)817を同一の基板815上に作製する。 First, an example in which a non-defective structure is selected before the substrate is divided by applying the inspection method shown in step 706 in the seventh embodiment will be described. For example, as illustrated in FIG. 15, a structure body 816 for forming a micromachine and a TEG (Test Element Group) 817 for evaluating characteristics of the structure body are manufactured over the same substrate 815.

構造体を作製する工程が終了した後、各基板に設けられたTEGの検査を行う。TEGは上記実施の形態で説明した検査回路とすることで、非接触で検査を行うことができる。例えばこの検査は、いくつかのTEGを接触式で検査し、正常に動作することを確認できた検査回路に対して非接触での検査を行う。その検査結果を基準の結果とし、他のTEGの非接触式による検査結果を基準の結果と比較してTEG評価を行うこともできる。ここで、接触式の測定結果から、非接触式測定における許容特性図のようなものを作成して比較基準としてもよい。 After the step of manufacturing the structure is completed, the TEG provided on each substrate is inspected. The TEG can be inspected in a non-contact manner by using the inspection circuit described in the above embodiment. For example, in this inspection, several TEGs are inspected in a contact manner, and a non-contact inspection is performed on an inspection circuit that has been confirmed to operate normally. The inspection result can be used as a reference result, and the TEG evaluation can be performed by comparing the inspection result of other TEGs in a non-contact manner with the reference result. Here, based on the contact-type measurement result, an allowable characteristic diagram in the non-contact type measurement may be created and used as a comparison reference.

そして図15(B)に示すように、上記評価によってTEGの特性が正常範囲内で動作する基板818と、正常範囲でない基板819とに分ける。TEGの特性が正常範囲内で動作すると判断された基板818は、図15(C)に示すように基板を分断し、構造体を有するチップ820にする。また、TEGが正常範囲内で動作しなかった基板819に対しては、作製されている構造体の特性が悪い可能性があるため、再度詳細な検査において良又は不良の評価を行うとともに、工程管理のフィードバックをかけることが望ましい。 Then, as shown in FIG. 15B, according to the above evaluation, the substrate is divided into a substrate 818 whose TEG characteristics operate within a normal range and a substrate 819 which is not within the normal range. The substrate 818 that is determined to operate within the normal range of the TEG characteristics is divided into a chip 820 having a structure as shown in FIG. In addition, for the substrate 819 in which the TEG did not operate within the normal range, the characteristics of the manufactured structure may be poor. It is desirable to give management feedback.

構造体を有するチップ820は、そのままパッケージを行っても良いが、各チップ820に対する検査を行ってもよい。各チップに対する検査は、上記実施の形態で説明した検査回路のようにアンテナが実装されているチップの場合、非接触式で検査を行うことができ、アンテナが実装されていないチップの場合は接触式で検査を行うことができる。そして図15(D)に示すように、正常に動作することが確認されたチップ821と、動作が確認されなかったチップ822に分け、正常動作するチップのみをパッケージしてマイクロマシンを作製することも可能である。 The chip 820 having a structure body may be packaged as it is, or an inspection for each chip 820 may be performed. The inspection for each chip can be performed in a non-contact manner in the case of a chip on which an antenna is mounted as in the inspection circuit described in the above embodiment, and in the case of a chip in which an antenna is not mounted You can test with a formula. Then, as shown in FIG. 15D, a micromachine can be manufactured by dividing a chip 821 that has been confirmed to operate normally and a chip 822 that has not been confirmed to operate normally, and packaging only the chip that operates normally. Is possible.

このように、正常に作製されたか否かを基板単位で判断して構造体をチップに切り分けることが可能になる。パッケージ前に検査を行い、良品の構造体を有するチップを選択することで最終的に作製されるマイクロマシンの生産性を向上することができる。 In this manner, it is possible to determine whether or not the structure is normally manufactured in units of substrates and to divide the structure into chips. By inspecting before packaging and selecting a chip having a non-defective structure, the productivity of the micromachine finally produced can be improved.

また、上記実施の形態5で説明した検査回路を用いて、複数の構造体を非接触で一度に検査する方法を適用することもできる。図16(A)に示すように、基板810上に無線通信回路811、制御回路812および複数の構造体を有する検査回路を形成し、作製されるすべての構造体の特性を検査する。検査によって、基板上の構造体は、正常動作する構造体813と正常動作しない構造体814とに評価する。そして図16(B)に示すように、基板を分断してチップにし、正常動作する構造体を有するチップをパッケージすることができる。 In addition, a method for inspecting a plurality of structures at a time in a non-contact manner using the inspection circuit described in Embodiment 5 can also be applied. As shown in FIG. 16A, an inspection circuit including a wireless communication circuit 811, a control circuit 812, and a plurality of structures is formed over a substrate 810, and characteristics of all the structures to be manufactured are inspected. By the inspection, the structure on the substrate is evaluated as a structure 813 that operates normally and a structure 814 that does not operate normally. Then, as shown in FIG. 16B, the substrate can be divided into chips, and a chip having a structure that operates normally can be packaged.

ここで基板分断時には、検査時に必要であった回路を切り落とし、製品に必要な部分(構造体)のみを取り出す。例えば、図16(A)の検査回路は、無線通信回路811、制御回路812および複数の構造体によって構成されており、ダイシング時には、基板からここの構造体を切り離してチップとする。このように、複数の構造体が一つの回路を構成するように接続している場合は、基板の分断によって個々のチップを取り出すことが必要である。したがって、基板の分断によって構造体のみを取り出せるようなレイアウトデザインにする必要がある。 Here, when the substrate is divided, the circuit necessary for the inspection is cut off, and only the part (structure) necessary for the product is taken out. For example, the inspection circuit in FIG. 16A includes a wireless communication circuit 811, a control circuit 812, and a plurality of structures. When dicing, the structure is separated from the substrate into a chip. Thus, when a plurality of structures are connected so as to form one circuit, it is necessary to take out individual chips by dividing the substrate. Therefore, it is necessary to design the layout so that only the structure can be taken out by dividing the substrate.

マイクロマシンが有する電気回路804は、LSI作製技術を用いて作製、検査が行われ、正常動作するチップが選択されてパッケージされる。しかしながら、構造体802は作製基板801上での検査は行われずパッケージされた後にマイクロマシン807の検査が行われるため、生産効率を著しく引き下げる。
しかしながら本発明の測定方法を上記のように適用することで、マイクロマシンを作製する前の構造体に対して全数の検査を行うことができる。また、正常に作製されたか否かを基板単位で判断して構造体をチップに切り分けることが可能になる。その結果、生産効率を向上し、マイクロマシンの不良検査の迅速化を図ることができる。
An electric circuit 804 included in the micromachine is manufactured and inspected using an LSI manufacturing technique, and a chip that operates normally is selected and packaged. However, since the structure 802 is not inspected on the manufacturing substrate 801 and the micromachine 807 is inspected after being packaged, the production efficiency is significantly reduced.
However, by applying the measurement method of the present invention as described above, a total number of inspections can be performed on the structure before the micromachine is manufactured. In addition, it is possible to cut the structure into chips by determining whether or not the structure is normally manufactured on a substrate basis. As a result, it is possible to improve production efficiency and speed up micromachine defect inspection.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

(実施の形態9)
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した検査回路の作製方法について一例を挙げて説明する。例えば実施の形態1で説明したようなアンテナと構造体から構成される検査回路の作製方法について図17〜19を用いて説明する。図は工程順の断面図であり、左側にアンテナを、右側に構造体を形成する図を示す。
(Embodiment 9)
In this embodiment, an example of the method for manufacturing the inspection circuit described in the above embodiment will be described. For example, a method for manufacturing an inspection circuit including an antenna and a structure as described in Embodiment Mode 1 will be described with reference to FIGS. The drawings are cross-sectional views in the order of steps, showing an antenna on the left side and a structure on the right side.

初めに図17(A)に示すように、基板913上に、導電性を有する材料(金属や金属酸化物、導電性を有する有機物等)を成膜し、加工することで第1の導電層915を形成する。第1の導電層915は、アンテナ902、および構造体903の固定電極(第一の導電層)となる。また、第1の導電層915により、アンテナ902と構造体903の固定電極とが接続される(図示していない)。ここで使用する基板913は、そのまま用いてもよいが、保護層914を形成した後に第一の導電層を形成することもでき、図は基板上に保護層914を成膜しその上に第1の導電層を形成した例を示す。 First, as shown in FIG. 17A, a first conductive layer is formed by forming a conductive material (metal, metal oxide, conductive organic substance, or the like) over a substrate 913 and processing it. 915 is formed. The first conductive layer 915 serves as the antenna 902 and the fixed electrode (first conductive layer) of the structure 903. The first conductive layer 915 connects the antenna 902 and the fixed electrode of the structure body 903 (not illustrated). Although the substrate 913 used here may be used as it is, the first conductive layer can be formed after the protective layer 914 is formed. In the figure, the protective layer 914 is formed on the substrate and the first conductive layer is formed thereon. An example in which one conductive layer is formed is shown.

次に、第1の導電層915上に、絶縁性を有する材料(珪素酸化物や珪素窒化物、絶縁性を有する有機物等)を成膜し、加工することで第1の絶縁層916を形成する。
この第1の絶縁層916は、構造体903の部分では犠牲層となり、アンテナ902部分ではアンテナの中心から取り出される配線を絶縁するための層間膜となる。
Next, an insulating material (such as silicon oxide, silicon nitride, or an insulating organic material) is formed over the first conductive layer 915 and processed to form the first insulating layer 916. To do.
The first insulating layer 916 serves as a sacrificial layer in the structure body 903, and serves as an interlayer film for insulating the wiring extracted from the center of the antenna in the antenna 902 portion.

次に図17(B)に示すように、第1の絶縁層916上に、導電性を有する第2の導電層917、および絶縁性を有する第2の絶縁層918を成膜し、加工することで構造体の構造層を形成する。この構造層は、導電性を有する層のみの単層構造でも良いが、ここでは導電層および絶縁層を積層した構造層を示す。
また、導電層および絶縁層は別々に成膜および加工を行うこともできるが、ここでは二つの層を順次成膜した後に、セルフアラインによって一度で加工を行う例を示す。セルフアラインによって加工することで、フォトリソグラフィ工程およびその工程に使用するフォトマスクを減らすことができるためである。この第2の導電層917は、構造体903の可動電極、およびアンテナ902から配線を取り出して構造体の可動電極と接続するための配線となる。
Next, as illustrated in FIG. 17B, a conductive second conductive layer 917 and an insulating second insulating layer 918 are formed over the first insulating layer 916 and processed. Thus, the structure layer of the structure is formed. This structural layer may have a single-layer structure including only a conductive layer, but here, a structural layer in which a conductive layer and an insulating layer are stacked is shown.
In addition, although the conductive layer and the insulating layer can be formed and processed separately, here, an example in which the two layers are sequentially formed and then processed at once by self-alignment is shown. This is because processing by self-alignment can reduce the photolithography process and the photomask used in the process. The second conductive layer 917 serves as a movable electrode of the structure body 903 and a wiring for taking out the wiring from the antenna 902 and connecting it to the movable electrode of the structure body.

ここまでを形成すれば、この検査回路を用いて上記実施の形態で説明した検査、例えば犠牲層の膜厚検査等を行うことができる。また、上記第2の絶縁層918を形成せず、第2の導電層917のみを形成した時点でも検査を行うことが可能である。 If the steps up to here are formed, this inspection circuit can be used to perform the inspection described in the above embodiment, for example, the film thickness inspection of the sacrificial layer. In addition, the inspection can be performed even when only the second conductive layer 917 is formed without forming the second insulating layer 918.

次に、図17(C)に示すように、アンテナを形成する第2の導電層および第2絶縁層918上に、前記第1の絶縁層と選択比がとれる材料を成膜し、加工することで保護層919を形成する。
この保護層919は、構造体903を作製するための犠牲層エッチング時に、アンテナ部分の第一の絶縁層をエッチングしないための保護層である。
Next, as shown in FIG. 17C, a material having a selectivity with respect to the first insulating layer is formed over the second conductive layer and the second insulating layer 918 forming the antenna, and processed. Thus, the protective layer 919 is formed.
This protective layer 919 is a protective layer for not etching the first insulating layer of the antenna portion at the time of sacrificial layer etching for manufacturing the structure 903.

次に、犠牲層エッチングを行うことで犠牲層を除去し、空間部分を有する構造体903、およびアンテナ902を形成することができる。
このように作製した検査回路を用いることで、上記実施の形態で説明した検査、例えば空間部分の高さの検査や、犠牲層が除去されているか否かの検査、動作電圧の検査等を行うことができる。
Next, sacrificial layer etching is performed to remove the sacrificial layer, so that the structure 903 having a space portion and the antenna 902 can be formed.
By using the inspection circuit manufactured as described above, the inspection described in the above embodiment, for example, inspection of the height of the space portion, inspection of whether the sacrificial layer is removed, inspection of the operating voltage, or the like is performed. be able to.

アンテナおよび構造体を有する検査回路は、一般的な半導体素子を作製する方法を適用して作製することができる。例えば、成膜はCVD法やスパッタリング法、蒸着法等を適用して行うことができ、各膜や層の加工はフォトリソグラフィ法およびエッチングによって行うことができる。そして、上記のように導電層と絶縁層とを組み合わせることで、アンテナおよび構造体を有する検査回路を形成することができる。 An inspection circuit including an antenna and a structure can be manufactured by applying a general method for manufacturing a semiconductor element. For example, film formation can be performed by applying a CVD method, a sputtering method, an evaporation method, or the like, and each film or layer can be processed by a photolithography method and etching. Then, by combining the conductive layer and the insulating layer as described above, an inspection circuit having an antenna and a structure can be formed.

上記説明では、第1の導電層を用いてアンテナを形成したが、第2の導電層を用いてアンテナを形成することもできる。この例を図18を用いて説明する。 In the above description, the antenna is formed using the first conductive layer, but the antenna can also be formed using the second conductive layer. This example will be described with reference to FIG.

図18(A)に示すように、基板920上に保護層921を成膜し、その上に第1の導電層922を形成する。第1の導電層922は、構造体903の固定電極を形成するとともに、アンテナ902と固定電極を接続する配線となる。
次に第1の導電層922上に第1の絶縁層923を形成する。第1の絶縁層923は、構造体903の犠牲層となるほか、アンテナ902部分ではアンテナの中心から取り出される配線を絶縁するための層間膜となる。
そして、第1の絶縁層923上に第2の導電層924および第2の絶縁層925を成膜して加工することにより、構造体の構造層およびアンテナを形成する。ここで、第2の導電層は、構造体903の可動電極であり、第2の導電層によりアンテナと構造体の可動電極とが接続される(図示していない)。
As shown in FIG. 18A, a protective layer 921 is formed over a substrate 920, and a first conductive layer 922 is formed thereover. The first conductive layer 922 forms a fixed electrode of the structure 903 and serves as a wiring connecting the antenna 902 and the fixed electrode.
Next, a first insulating layer 923 is formed over the first conductive layer 922. The first insulating layer 923 serves as a sacrificial layer for the structure 903 and also serves as an interlayer film for insulating a wiring taken out from the center of the antenna in the antenna 902 portion.
Then, the second conductive layer 924 and the second insulating layer 925 are formed over the first insulating layer 923 and processed, whereby the structure layer and the antenna of the structure body are formed. Here, the second conductive layer is a movable electrode of the structure 903, and the antenna and the movable electrode of the structure are connected by the second conductive layer (not illustrated).

アンテナ902を形成する第2の導電層および第2の絶縁層上に、前記第1の絶縁層と選択比がとれる材料を成膜し、加工することで保護層を形成する。そして、犠牲層エッチングを行うことで犠牲層を除去し、空間部分を有する構造体、およびアンテナを形成することができる。 A protective layer is formed by forming a material having a selectivity with respect to the first insulating layer over the second conductive layer and the second insulating layer forming the antenna 902 and processing the material. Then, the sacrificial layer is removed by performing sacrificial layer etching, and a structure having a space portion and an antenna can be formed.

しかしながら、図18(B)に示すように、上記の保護層を形成せず、犠牲層エッチングを行うことによって、空間部分926を有する構造体と共に、空間部分926を介して基板920から切り離されたアンテナ902を形成することができる。このようなアンテナは、基板や周辺に存在する導電層からのノイズを受けにくい。
上記のようにアンテナおよび構造体を作製することで、高感度のアンテナとなり、精度の高い検査を行うことができる。なお、ここで挙げた作成例は一例であり、様々な方法で検査回路を作製することができる。
However, as shown in FIG. 18B, the sacrificial layer etching is performed without forming the protective layer, and the structure having the space portion 926 is separated from the substrate 920 through the space portion 926. An antenna 902 can be formed. Such an antenna is less susceptible to noise from a conductive layer present on the substrate or the periphery.
By manufacturing the antenna and the structure as described above, a highly sensitive antenna can be obtained, and a highly accurate inspection can be performed. Note that the example of creation given here is merely an example, and an inspection circuit can be produced by various methods.

また、検査回路が電源回路や制御回路を有する場合、同一基板上に容量や半導体素子を形成する必要がある。半導体素子と構造体とを同一基板上に作製する方法は様々あるが、ここでは基板上に薄膜トランジスタと構造体とを形成する例を、図19を用いて示す。 In the case where the inspection circuit includes a power supply circuit and a control circuit, it is necessary to form a capacitor and a semiconductor element on the same substrate. There are various methods for manufacturing a semiconductor element and a structure body over the same substrate. Here, an example in which a thin film transistor and a structure body are formed over a substrate will be described with reference to FIGS.

まず、図19(A)に示すように半導体素子を形成する方法を説明する。
初めに基板927上に絶縁層を形成する。絶縁層は、珪素酸化物や珪素窒化物等で形成する。次に、絶縁層上に半導体層928を形成し、レーザ結晶化や、金属触媒を用いた熱結晶化等により、当該半導体層を結晶化させ、その後、エッチングなどにより所定の形状に加工(パターニング)を行う。次に、半導体層を覆うようにゲート絶縁層を形成する。ゲート絶縁層は、珪素酸化物や珪素窒化物等で形成する。
First, a method for forming a semiconductor element as shown in FIG.
First, an insulating layer is formed over the substrate 927. The insulating layer is formed of silicon oxide, silicon nitride, or the like. Next, a semiconductor layer 928 is formed over the insulating layer, the semiconductor layer is crystallized by laser crystallization, thermal crystallization using a metal catalyst, or the like, and then processed into a predetermined shape by etching or the like (patterning) )I do. Next, a gate insulating layer is formed so as to cover the semiconductor layer. The gate insulating layer is formed of silicon oxide, silicon nitride, or the like.

次に、ゲート電極層929を形成する。ゲート電極層929は、導電性を持つ元素や化合物で導電層を形成し、所望の形状にパターニングする。フォトリソグラフィー法によりパターニングを行う場合、レジストマスクをプラズマ等でエッチングすると、ゲート電極幅を短くし、トランジスタの性能を高めることができる。次に、半導体層に不純物元素を添加してN型不純物領域、および、P型不純物領域を形成する。不純物領域は、フォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成し、燐や砒素、ボロン等の不純物元素を添加することで形成する。次に、窒素化合物等により絶縁層を形成し、当該絶縁層を垂直方向の異方性エッチングすることで、ゲート電極の側面に接する絶縁層(サイドウォール)を形成する。次に、N型不純物領域を有する半導体層に不純物を添加し、サイドウォール直下の第一のN型不純物領域と、第一の不純物領域よりも高い不純物濃度を有する第二のN型不純物領域とを形成する。上記の工程により、N型およびP型の半導体素子930が形成される。 Next, the gate electrode layer 929 is formed. The gate electrode layer 929 is formed into a desired shape by forming a conductive layer using a conductive element or compound. In the case of performing patterning by a photolithography method, when the resist mask is etched with plasma or the like, the gate electrode width can be shortened and the performance of the transistor can be improved. Next, an impurity element is added to the semiconductor layer to form an N-type impurity region and a P-type impurity region. The impurity region is formed by forming a resist mask by photolithography and adding an impurity element such as phosphorus, arsenic, or boron. Next, an insulating layer is formed using a nitrogen compound or the like, and the insulating layer is anisotropically etched in the vertical direction, whereby an insulating layer (side wall) in contact with the side surface of the gate electrode is formed. Next, an impurity is added to the semiconductor layer having the N-type impurity region, and a first N-type impurity region immediately below the sidewall, a second N-type impurity region having an impurity concentration higher than that of the first impurity region, Form. Through the above steps, N-type and P-type semiconductor elements 930 are formed.

上記の工程により作製した半導体素子が有する半導体層は、非晶質半導体、微結晶半導体、ナノクリスタル半導体、多結晶半導体、有機半導体等のいずれの半導体を用いてもよい。良好な特性の半導体素子を得るためには、200度から600度の温度(好適には350度から500度)で結晶化した結晶質半導体層(低温ポリシリコン層)や、600度以上の温度で結晶化した結晶質半導体層(高温ポリシリコン層)を用いることができる。さらに良好な特性の半導体素子を得るためには、金属元素を触媒として結晶化した半導体層や、レーザ照射法により結晶化した半導体層を用いるとよい。また、プラズマCVD法により、SiH及びFを含むガス、SiH及びHを含むガス等を用いて形成した半導体層や、前記半導体層にレーザ照射を行ったものを用いるとよい。また、回路内の半導体素子の半導体層は、キャリアの流れる方向(チャネル長方向)と平行に延びる結晶粒界を有するように形成するとよい。このような活性層は、連続発振レーザ(CWLCと略記することができる)や、10MHz以上、好ましくは60〜100MHzで動作するパルスレーザで形成することができる。また、半導体層の厚さは、20nm〜200nm、好ましくは50nm〜150nmとするとよい。また、半導体層(特にチャネル形成領域)には、1×1019atoms/cm〜1×1022atoms/cmの濃度、好適には1×1019atoms/cm〜5×1020atoms/cmの濃度で、水素又はハロゲン元素を添加することで、欠陥が少なく、クラックが生じにくい活性層を得ることができる。 The semiconductor layer included in the semiconductor element manufactured through the above steps may use any semiconductor such as an amorphous semiconductor, a microcrystalline semiconductor, a nanocrystal semiconductor, a polycrystalline semiconductor, an organic semiconductor, and the like. In order to obtain a semiconductor element having good characteristics, a crystalline semiconductor layer (low-temperature polysilicon layer) crystallized at a temperature of 200 to 600 degrees (preferably 350 to 500 degrees), or a temperature of 600 degrees or more. A crystalline semiconductor layer (high-temperature polysilicon layer) crystallized in (1) can be used. In order to obtain a semiconductor element with better characteristics, a semiconductor layer crystallized using a metal element as a catalyst or a semiconductor layer crystallized by a laser irradiation method may be used. Alternatively, a semiconductor layer formed by a plasma CVD method using a gas containing SiH 4 and F 2 , a gas containing SiH 4 and H 2 , or the like, or a semiconductor layer that is irradiated with a laser may be used. The semiconductor layer of the semiconductor element in the circuit is preferably formed so as to have a crystal grain boundary extending in parallel with the carrier flow direction (channel length direction). Such an active layer can be formed using a continuous wave laser (which can be abbreviated as CWLC) or a pulse laser operating at 10 MHz or higher, preferably 60 to 100 MHz. The thickness of the semiconductor layer is 20 nm to 200 nm, preferably 50 nm to 150 nm. The semiconductor layer (particularly the channel formation region) has a concentration of 1 × 10 19 atoms / cm 3 to 1 × 10 22 atoms / cm 3 , preferably 1 × 10 19 atoms / cm 3 to 5 × 10 20 atoms. By adding hydrogen or a halogen element at a concentration of / cm 3 , it is possible to obtain an active layer with fewer defects and less cracking.

上記のように作製した半導体素子は、S値(サブスレッシュホールド値)が0.35V/dec以下、好ましくは0.09〜0.25V/decを有する。また、移動度は、10cm/Vs以上の特性を有するとよい。さらに、当該半導体素子は、電源電圧が3〜5Vで動作するリングオシレータで、1MHz以上、好適には10MHz以上の特性を有することが望ましい。また、本実施の形態に示された半導体素子は、基板上に半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層を順に積層を積層させる構造を取るが、この例には限定されず、例えば、ゲート電極層、絶縁膜、半導体層を順に積層させる構造を取ることも可能である。また、本実施の形態においてN型の半導体素子は、第一のN型不純物領域と第二のN型不純物領域を有するが、この例には限定されず、不純物領域における不純物濃度が一様であっても良い。 The semiconductor element manufactured as described above has an S value (subthreshold value) of 0.35 V / dec or less, preferably 0.09 to 0.25 V / dec. Further, the mobility may have a characteristic of 10 cm 2 / Vs or higher. Further, the semiconductor element is a ring oscillator that operates at a power supply voltage of 3 to 5 V, and desirably has a characteristic of 1 MHz or more, preferably 10 MHz or more. In addition, the semiconductor element described in this embodiment has a structure in which a semiconductor layer, a gate insulating layer, and a gate electrode layer are sequentially stacked over a substrate. However, the structure is not limited to this example. It is also possible to adopt a structure in which a layer, an insulating film, and a semiconductor layer are sequentially stacked. In this embodiment mode, the N-type semiconductor element has a first N-type impurity region and a second N-type impurity region. However, the present invention is not limited to this example, and the impurity concentration in the impurity region is uniform. There may be.

また、半導体素子は複数の層に渡って設けられていてもよい。多層構造で作製する場合は、層間での寄生容量を低減するために、層間絶縁膜の材料に低誘電率材料を用いるとよい。例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等の樹脂材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料などが挙げられる。多層構造において寄生容量を低減すれば、小面積化、動作の高速化、低消費電力化を実現することができる。また、アルカリ金属の汚染を防ぐための保護層を設けることで、信頼性を向上することができる。当該保護層は、窒化アルミニウム、窒化珪素膜等の無機材料により、回路内の半導体素子を包むように、または、回路全体を包むように設けるとよい。 Further, the semiconductor element may be provided over a plurality of layers. In the case of manufacturing with a multilayer structure, a low dielectric constant material is preferably used as a material for the interlayer insulating film in order to reduce parasitic capacitance between layers. Examples thereof include resin materials such as epoxy resins and acrylic resins, and compound materials made by polymerization of siloxane polymers. If parasitic capacitance is reduced in a multi-layer structure, it is possible to reduce the area, increase the operation speed, and reduce power consumption. In addition, reliability can be improved by providing a protective layer for preventing alkali metal contamination. The protective layer may be provided with an inorganic material such as aluminum nitride or a silicon nitride film so as to wrap the semiconductor element in the circuit or to wrap the entire circuit.

続いて、半導体素子930を覆うように絶縁層931を形成する。絶縁層は、絶縁性を有する無機化合物や、有機化合物等により形成する。次に、第二のN型不純物領域と、P型不純物領域とを露出させるコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールを充填するように、導電層を形成し、当該導電層を所望の形状にパターニングする。導電層は、導電性を有する金属元素や化合物等で形成する。 Subsequently, an insulating layer 931 is formed so as to cover the semiconductor element 930. The insulating layer is formed using an insulating inorganic compound, an organic compound, or the like. Next, a contact hole exposing the second N-type impurity region and the P-type impurity region is formed, a conductive layer is formed so as to fill the contact hole, and the conductive layer is patterned into a desired shape. To do. The conductive layer is formed using a conductive metal element, compound, or the like.

次に、導電層を覆うように絶縁層933を形成する。絶縁層933は、絶縁性を有する無機化合物、または、有機化合物等で形成する。次に、導電層を露出させるコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールを充填するように導電層を形成し、所望の形状にパターニングすることで、構造層の固定電極(第1の導電層934)を形成する。なお、上記固定電極は、アンテナと固定電極を接続する配線にもなる。 Next, an insulating layer 933 is formed so as to cover the conductive layer. The insulating layer 933 is formed using an insulating inorganic compound, an organic compound, or the like. Next, a contact hole for exposing the conductive layer is formed, a conductive layer is formed so as to fill the contact hole, and patterned into a desired shape, whereby the fixed electrode (first conductive layer 934) of the structural layer is formed. Form. The fixed electrode also serves as a wiring connecting the antenna and the fixed electrode.

次に図19(B)に示すように、第1の導電層934上に第1の絶縁層935を形成する。第1の絶縁層は、構造体の犠牲層となるほか、アンテナ部分ではアンテナの中心から取り出される配線を絶縁するための層間膜となる。そして、第1の絶縁層上に第2の導電層936および第2の絶縁層937を成膜して加工することにより、構造体の構造層およびアンテナを形成する。ここで、第2の導電層は、構造体の可動電極であり、第2の導電層によりアンテナと構造体の可動電極とが接続される(図示していない)。
アンテナを形成する第2の導電層および第2の絶縁層上に、前記第1の絶縁層と選択比がとれる材料を成膜し、加工することで保護層を形成する。そして、犠牲層エッチングを行うことで犠牲層を除去し、空間部分を有する構造体903、およびアンテナ902を形成することができる。
Next, as illustrated in FIG. 19B, a first insulating layer 935 is formed over the first conductive layer 934. The first insulating layer serves as a sacrificial layer for the structure, and also serves as an interlayer film for insulating the wiring extracted from the center of the antenna in the antenna portion. Then, the second conductive layer 936 and the second insulating layer 937 are formed over the first insulating layer and processed, whereby the structure layer and the antenna of the structure body are formed. Here, the second conductive layer is a movable electrode of the structure, and the antenna and the movable electrode of the structure are connected by the second conductive layer (not shown).
A protective layer is formed by forming a material having a selectivity with respect to the first insulating layer on the second conductive layer and the second insulating layer forming the antenna, and processing the material. Then, the sacrificial layer is removed by performing sacrificial layer etching, so that the structure 903 having a space portion and the antenna 902 can be formed.

絶縁層、導電層、半導体素子および構造体を形成する各々の層は、単一材料の単層構造、もしくは、複数の材料の積層構造で形成することができる。 Each layer forming the insulating layer, the conductive layer, the semiconductor element, and the structure can be formed using a single-layer structure of a single material or a stacked structure of a plurality of materials.

上記のように半導体素子、アンテナ、および構造体を有する検査回路を作製し、本発明の検査方法を適用することによって、作製途中および作製後の構造体の検査を行うことができる。 By manufacturing an inspection circuit having a semiconductor element, an antenna, and a structure as described above and applying the inspection method of the present invention, the structure can be inspected during and after the manufacturing.

上記のように作製され、検査によって良品と評価された構造体は、基板を分断し、チップとなってマイクロマシンに組み立てられる。したがって基板分断時には、検査時にのみ必要であった回路を切り落とし、製品に必要な部分のみを取り出すこともできる。 The structure manufactured as described above and evaluated as a non-defective product by inspection divides the substrate and is assembled into a micromachine as a chip. Therefore, at the time of dividing the substrate, it is possible to cut off a circuit that is necessary only at the time of inspection and take out only a part necessary for the product.

例えば、図20を用いて検査回路から構造体をチップに取り出す場合を説明する。図20(A)に示すように、検査回路901がアンテナ902および構造体903を有する場合、それらを接続している配線904を点線で示す部分でアンテナ902と構造体903とを切り離し、構造体903をマイクロマシンを作製するためのチップとして取り出すことができる。 For example, a case where a structure body is taken out from a test circuit to a chip will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 20A, in the case where the inspection circuit 901 includes the antenna 902 and the structure 903, the antenna 902 and the structure 903 are separated from each other at a portion where a wiring 904 connecting them is indicated by a dotted line. 903 can be taken out as a chip for manufacturing a micromachine.

また、図20(B)に示すように、検査回路901に構造体903とパッド906が接続されている場合にも、構造体903とアンテナ902ならびにパッド906を接続している配線904、905を点線で示す部分でアンテナ902およびパッド906を構造体903から切り離し、構造体903をチップとして取り出すことができる。この場合、断線された配線904が構造体903に接続されている状態となる。なお、構造体903とアンテナ902とを接続するための配線904のみを切り離し、パッド906は電気回路と接続するためのボンディングパッドとして利用することも可能である。 20B, even when the structure 903 and the pad 906 are connected to the inspection circuit 901, wirings 904 and 905 that connect the structure 903, the antenna 902, and the pad 906 are provided. The antenna 902 and the pad 906 can be separated from the structure 903 at a portion indicated by a dotted line, and the structure 903 can be taken out as a chip. In this case, the disconnected wiring 904 is connected to the structure body 903. Note that only the wiring 904 for connecting the structure body 903 and the antenna 902 can be separated, and the pad 906 can be used as a bonding pad for connecting to an electric circuit.

また、図12や図16(A)に示すように、検査回路が容量や電源回路、制御回路等の周辺回路を有する場合でも、構造体と回路とを接続する配線部分で基板を分断し、構造体のみをチップとして取り出すことができる。なお、ここでも同様に、検査回路が有する電源回路や制御回路等の周辺回路をマイクロマシンに組み込むように設計し、構造体および周辺回路と配線を介して接続されるアンテナとを配線部分で切り出して構造体及び周辺回路をチップとし、マイクロマシンとしてパッケージを行うことも可能である。なお、構造体および周辺回路とアンテナを接続する配線は、必ずしも必要ではない。例えば、配線を介せず直接構造体及び周辺回路とアンテナとを接続することもできる。この場合、アンテナを切り出すことになる。 In addition, as shown in FIGS. 12 and 16A, even when the inspection circuit includes peripheral circuits such as a capacitor, a power supply circuit, and a control circuit, the substrate is divided at a wiring portion that connects the structure and the circuit, Only the structure can be taken out as a chip. In this case as well, the peripheral circuit such as the power supply circuit and the control circuit included in the inspection circuit is designed to be incorporated into the micromachine, and the structure and the antenna connected to the peripheral circuit via the wiring are cut out at the wiring portion. It is also possible to package the structure body and the peripheral circuit as a chip and as a micromachine. Note that wiring for connecting the structure and peripheral circuits to the antenna is not necessarily required. For example, the structure body and the peripheral circuit can be directly connected to the antenna without using a wiring. In this case, the antenna is cut out.

そして、周辺の回路と配線上で分断され切り離された構造体903は、図20(C)に示すように、別の基板で作製された電気回路907とともにパッケージされる。例えば図に示すように、構造体903と電気回路907は、パッド908、910を介してワイヤボンディング909で接合される。またここでは、電気回路907を有するチップ上に設けられたパッド910からパッケージの端子911にワイヤボンディング909により接続する例を示す。 Then, the structure 903 separated and separated on the peripheral circuit and the wiring is packaged together with an electric circuit 907 manufactured using another substrate as illustrated in FIG. For example, as shown in the figure, the structure 903 and the electric circuit 907 are joined by wire bonding 909 via pads 908 and 910. Here, an example in which a wire 909 connects to a terminal 911 of a package from a pad 910 provided on a chip having an electric circuit 907 is shown.

ここでは構造体と電気回路とを別々の基板上に作製してチップにし、パッケージを行う例を示した。しかしながら、本実施の形態に示した半導体素子作製工程を適用して同一基板上に構造体および電気回路を作製し、パッケージすることも可能である。このときも、複数の回路や構造体が配線で接合している場合には、上記と同様に配線部分で基板を分断して各チップにし、パッケージングを行うことができる。また、この切断される配線は、検査時に共通の電位を与えるための電源といった、周辺回路とは異なる部分と構造体とをつなぐ配線であっても良い。このように配線部分で切断するように構造体をレイアウトし、基板上に作製することで、複数の構造体を同一基板上に作製し、さらに基板上の構造体の検査を行うことが可能になる。 Here, an example is shown in which a structure body and an electric circuit are manufactured on separate substrates to form a chip and packaged. However, a structure body and an electric circuit can be manufactured and packaged over the same substrate by applying the semiconductor element manufacturing process described in this embodiment mode. Also at this time, when a plurality of circuits and structures are joined by wiring, similarly to the above, the substrate can be divided at the wiring portion to form each chip for packaging. In addition, the wiring to be cut may be wiring that connects a structure different from the peripheral circuit, such as a power source for applying a common potential at the time of inspection. By laying out the structure so that it is cut at the wiring portion and producing it on the substrate, it is possible to produce a plurality of structures on the same substrate and further inspect the structure on the substrate. Become.

このように、上記実施の形態で説明した検査回路が有する構造体を配線部分で切り出すことによって、検査を行った構造体を用いてマイクロマシンを作製することが可能である。
このようにマイクロマシンを作製することによって、動作することが確認された構造体をパッケージすることができ、一緒にパッケージを行う電気回路や、パッケージ材料等が無駄になることがない。
In this manner, by cutting out the structure included in the inspection circuit described in any of the above embodiments at a wiring portion, a micromachine can be manufactured using the inspected structure.
By manufacturing a micromachine in this manner, a structure body that has been confirmed to operate can be packaged, and an electric circuit for packaging together, a package material, and the like are not wasted.

なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。   Note that this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.

本発明のマイクロマシンの測定方法を説明する図。3A and 3B illustrate a micromachine measuring method according to the present invention. 犠牲層エッチングで生じる不良を説明する図。The figure explaining the defect which arises by sacrificial layer etching. 検査回路の応答例を説明する図。The figure explaining the example of a response of a test | inspection circuit. 検査回路の応答例を説明する図。The figure explaining the example of a response of an inspection circuit. 本発明のマイクロマシンを説明する図。4A and 4B illustrate a micromachine of the present invention. 検査回路の応答例を説明する図。The figure explaining the example of a response of an inspection circuit. 本発明のマイクロマシンの測定方法を説明する図。3A and 3B illustrate a micromachine measuring method according to the present invention. 本発明のマイクロマシンの測定方法を説明する図。3A and 3B illustrate a micromachine measuring method according to the present invention. 電源回路を説明する図。FIG. 6 illustrates a power supply circuit. 本発明のマイクロマシンの測定方法を説明する図。3A and 3B illustrate a micromachine measuring method according to the present invention. 本発明のマイクロマシンの測定方法を説明する図。3A and 3B illustrate a micromachine measuring method according to the present invention. 本発明のマイクロマシンの測定方法を説明する図。3A and 3B illustrate a micromachine measuring method according to the present invention. 本発明のマイクロマシンを作製するためのフローを説明する図。4A and 4B illustrate a flow for manufacturing a micromachine of the present invention. 本発明のマイクロマシンを作製するフローの一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a flow for manufacturing a micromachine of the present invention. 本発明のマイクロマシンを作製するフローの一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a flow for manufacturing a micromachine of the present invention. 本発明のマイクロマシンを作製するフローの一例を説明する図。8A and 8B illustrate an example of a flow for manufacturing a micromachine of the present invention. 本発明の構造体を作製する方法を説明する図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a structure body of the present invention. 本発明の構造体を作製する方法を説明する図。4A and 4B illustrate a method for manufacturing a structure body of the present invention. 本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a micromachine of the present invention. 本発明のマイクロマシンを作製する方法を説明する図。8A and 8B illustrate a method for manufacturing a micromachine of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 検査装置
102 検査回路
103 入出力インターフェース
104 制御回路
105 無線回路
106 アンテナ
107 基板
108 アンテナ
109 構造体
110 容量
111 抵抗
112 抵抗
113 特性
114 特性
115 周波数特性
116 周波数特性
117 周波数特性
118 周波数特性
201 基板
202 第1の導電層
203 犠牲層
204 第2の導電層
205 層
206 空間部分
207 部分
208 周波数特性
209 周波数特性
210 周波数特性
211 犠牲層残り
301 アンテナ
302 構造体
303 測定用パッド
304 抵抗
401 アンテナ
402 容量
403 構造体
404 電源回路
405 スイッチング素子
406 制御回路
407 ダイオード
408 容量
409 入力端子
410 出力端子
411 出力端子
412 整流回路
413 レギュレータ
414 昇圧回路
415 第1の導電層
416 出力端子
417 構造層
418 第2の導電層
419 曲線
420 入力端子
421 入力端子
422 出力端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Inspection apparatus 102 Inspection circuit 103 Input / output interface 104 Control circuit 105 Radio circuit 106 Antenna 107 Substrate 108 Antenna 109 Structure 110 Capacitance 111 Resistance 112 Resistance 113 Property 114 Property 115 Frequency property 116 Frequency property 117 Frequency property 118 Frequency property 118 Frequency property 201 Substrate 202 First conductive layer 203 Sacrificial layer 204 Second conductive layer 205 Layer 206 Spatial portion 207 Portion 208 Frequency characteristic 209 Frequency characteristic 210 Frequency characteristic 211 Remaining sacrificial layer 301 Antenna 302 Structure 303 Measuring pad 304 Resistance 401 Antenna 402 Capacitance 403 Structure 404 Power supply circuit 405 Switching element 406 Control circuit 407 Diode 408 Capacitance 409 Input terminal 410 Output terminal 411 Output terminal 412 Rectifier circuit 413 Regulation 414 Step-up circuit 415 First conductive layer 416 Output terminal 417 Structure layer 418 Second conductive layer 419 Curve 420 Input terminal 421 Input terminal 422 Output terminal

Claims (20)

第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する微小構造体の検査方法であって、
前記微小構造体に接続されたアンテナを介して無線で前記微小構造体に電力を供給し、
前記アンテナから発生する電磁波を前記微小構造体の特性として検出することを特徴とする微小構造体の検査方法。
A method for inspecting a microstructure having a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space provided between the first conductive layer and the second conductive layer,
Supplying power to the microstructure wirelessly via an antenna connected to the microstructure;
A method for inspecting a microstructure, wherein electromagnetic waves generated from the antenna are detected as characteristics of the microstructure.
第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する微小構造体の検査方法であって、
前記微小構造体は電源回路に接続され、
前記微小構造体および前記電源回路に接続されたアンテナを介して無線で前記微小構造体および前記電源回路に電力を供給し、
前記アンテナから発生する電磁波を前記微小構造体の特性として検出することを特徴とする微小構造体の検査方法。
A method for inspecting a microstructure having a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space provided between the first conductive layer and the second conductive layer,
The microstructure is connected to a power supply circuit;
Supplying power to the microstructure and the power supply circuit wirelessly via an antenna connected to the microstructure and the power supply circuit;
A method for inspecting a microstructure, wherein electromagnetic waves generated from the antenna are detected as characteristics of the microstructure.
第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する微小構造体の検査方法であって、
前記微小構造体は電源回路に接続され、
前記微小構造体および前記電源回路に接続されたアンテナを介して無線で前記微小構造体および前記電源回路に電力を供給し、
前記アンテナから発生する電磁波を前記微小構造体および前記電源回路の特性として検出することを特徴とする微小構造体の検査方法。
A method for inspecting a microstructure having a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space provided between the first conductive layer and the second conductive layer,
The microstructure is connected to a power supply circuit;
Supplying power to the microstructure and the power supply circuit wirelessly via an antenna connected to the microstructure and the power supply circuit;
An inspection method for a microstructure, wherein electromagnetic waves generated from the antenna are detected as characteristics of the microstructure and the power supply circuit.
第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する微小構造体の検査方法であって、
前記微小構造体は制御回路に接続され、
前記制御回路は、電源回路に接続され、
前記微小構造体、前記制御回路および前記電源回路の少なくともいずれか一は、アンテナと接続され、
前記微小構造体、前記制御回路および前記電源回路の少なくともいずれか一に接続された前記アンテナを介して無線で前記微小構造体、前記制御回路および前記電源回路に電力を供給し、
前記アンテナから発生する電磁波を前記微小構造体の特性として検出することを特徴とする微小構造体の検査方法。
A method for inspecting a microstructure having a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space provided between the first conductive layer and the second conductive layer,
The microstructure is connected to a control circuit;
The control circuit is connected to a power supply circuit,
At least one of the microstructure, the control circuit, and the power supply circuit is connected to an antenna;
Supplying power to the microstructure, the control circuit, and the power supply circuit wirelessly through the antenna connected to at least one of the microstructure, the control circuit, and the power supply circuit;
A method for inspecting a microstructure, wherein electromagnetic waves generated from the antenna are detected as characteristics of the microstructure.
第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する微小構造体の検査方法であって、
前記第1の導電層は、第1のパッドと接続され、
前記第2の導電層は、第2のパッドと接続され、
前記第1のパッド及び前記第2のパッドから前記微小構造体に電力を供給し、
前記微小構造体に接続されたアンテナから発生する電磁波を前記微小構造体の特性として検出することを特徴とする微小構造体の検査方法。
A method for inspecting a microstructure having a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space provided between the first conductive layer and the second conductive layer,
The first conductive layer is connected to a first pad;
The second conductive layer is connected to a second pad;
Supplying power to the microstructure from the first pad and the second pad;
An inspection method for a microstructure, wherein an electromagnetic wave generated from an antenna connected to the microstructure is detected as a characteristic of the microstructure.
第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する微小構造体の検査方法であって、
前記第1の導電層は第1のパッドと接続され、
前記第2の導電層は第2のパッドと接続され、
前記微小構造体に接続されたアンテナを介して無線で前記微小構造体に電力を供給し、
前記微小構造体に印加される電圧、または前記微小構造体に流れる電流を前記微小構造体の特性として前記第1のパッド及び前記第2のパッドから検出することを特徴とする微小構造体の検査方法。
A method for inspecting a microstructure having a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space provided between the first conductive layer and the second conductive layer,
The first conductive layer is connected to a first pad;
The second conductive layer is connected to a second pad;
Supplying power to the microstructure wirelessly via an antenna connected to the microstructure;
Inspecting a microstructure, wherein a voltage applied to the microstructure or a current flowing through the microstructure is detected from the first pad and the second pad as a characteristic of the microstructure. Method.
第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する第1の微小構造体がアンテナと接続され、
前記第1の微小構造体に隣接して前記第1の微小構造体と同一の構造を有する第2の微小構造体が設けられ、
前記アンテナを介して無線で前記第1の微小構造体に電力を供給し、
前記アンテナから発生する電磁波を前記第1の微小構造体の特性として検出し、前記第2の微小構造体の特性を評価することを特徴とする微小構造体の検査方法。
A first microstructure including a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space provided between the first conductive layer and the second conductive layer is connected to the antenna. And
A second microstructure having the same structure as the first microstructure is provided adjacent to the first microstructure;
Supplying power to the first microstructure wirelessly via the antenna;
A method for inspecting a micro structure, wherein an electromagnetic wave generated from the antenna is detected as a characteristic of the first micro structure, and the characteristic of the second micro structure is evaluated.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、前記電力の周波数または強度を変化させ、前記アンテナから発生する電磁波の強度を前記電力の周波数または強度の変化と関係づけて前記特性として検出することを特徴とする微小構造体の検査方法。   8. The frequency or intensity of the power is changed according to claim 1, and the intensity of electromagnetic waves generated from the antenna is detected as the characteristic in relation to the change in frequency or intensity of the power. A method for inspecting a micro structure characterized by the above. 第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有する微小構造体の検査方法であって、
前記第1の導電層は第1のパッドと接続され、
前記第2の導電層は第2のパッドと接続され、
前記第1のパッド及び前記第2のパッドから前記微小構造体に電力を供給し、
前記微小構造体に流れる電流を前記微小構造体の特性として検出することを特徴とする微小構造体の検査方法。
A method for inspecting a microstructure having a first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space provided between the first conductive layer and the second conductive layer,
The first conductive layer is connected to a first pad;
The second conductive layer is connected to a second pad;
Supplying power to the microstructure from the first pad and the second pad;
A method for inspecting a microstructure, wherein a current flowing through the microstructure is detected as a characteristic of the microstructure.
請求項9において、前記電力の周波数または強度を変化させ、前記微小構造体に流れる電流を前記周波数または強度の変化と関係づけて前記特性として検出することを特徴とする微小構造体の検査方法。   10. The microstructure inspection method according to claim 9, wherein a frequency or intensity of the electric power is changed, and a current flowing through the microstructure is detected as the characteristic in relation to the change of the frequency or intensity. 請求項1乃至請求項10のいずれか一項において、前記特性とは、前記犠牲層の膜厚、前記空間部分の高さ、前記犠牲層の有無、前記微小構造体のバネ定数、前記微小構造体の共振周波数または前記微小構造体の駆動電圧であることを特徴とする微小構造体の検査方法。   11. The characteristic according to claim 1, wherein the characteristics include a film thickness of the sacrificial layer, a height of the space portion, presence or absence of the sacrificial layer, a spring constant of the microstructure, and the microstructure. A method for inspecting a microstructure, which is a resonance frequency of the body or a driving voltage for the microstructure. 第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた犠牲層または空間部分を有して特性が既知である第1の微小構造体は、第1のアンテナと接続され、
前記第1の微小構造体と同一の構造を有する第2の微小構造体は、前記第1のアンテナと同一の構造の第2のアンテナと接続され、
前記第1のアンテナを介して無線で前記第1の微小構造体に電力を供給し、
前記第1のアンテナから発生する電磁波を検出して前記第2の微小構造体の基準特性とし、
前記第2のアンテナを介して無線で前記第2の微小構造体に電力を供給し、
前記第2のアンテナから発生する電磁波を前記第2の微小構造体の特性として検出し、
検出した前記第2の微小構造体の特性を前記基準特性と比較することにより前記第2の微小構造体の特性を評価することを特徴とする微小構造体の検査方法。
A first conductive layer, a second conductive layer, and a sacrificial layer or a space portion provided between the first conductive layer and the second conductive layer, the first having a known characteristic The microstructure is connected to the first antenna;
A second microstructure having the same structure as the first microstructure is connected to a second antenna having the same structure as the first antenna;
Supplying power to the first microstructure wirelessly via the first antenna;
Detecting electromagnetic waves generated from the first antenna to be a reference characteristic of the second microstructure,
Supplying power to the second microstructure wirelessly via the second antenna;
Detecting an electromagnetic wave generated from the second antenna as a characteristic of the second microstructure,
A method for inspecting a micro structure, wherein the characteristic of the second micro structure is evaluated by comparing the detected characteristic of the second micro structure with the reference characteristic.
請求項12において、前記電力の周波数または強度を変化させ、前記第1のアンテナ及び前記第2のアンテナから発生する電磁波の強度を前記周波数の変化または強度と関係づけて前記特性として検出することを特徴とする微小構造体の検査方法。   13. The method according to claim 12, wherein the frequency or intensity of the electric power is changed, and the intensity of electromagnetic waves generated from the first antenna and the second antenna is detected as the characteristic in relation to the change or intensity of the frequency. A method for inspecting a featured micro structure. 請求項12又は請求項13において、前記特性とは、前記犠牲層の膜厚、前記空間部分の高さ、前記犠牲層の有無、前記第1の微小構造体のバネ定数、前記第1の微小構造体の共振周波数または前記第1の微小構造体の駆動電圧であることを特徴とする微小構造体の検査方法。 14. The characteristic according to claim 12, wherein the characteristics include a film thickness of the sacrificial layer, a height of the space portion, presence or absence of the sacrificial layer, a spring constant of the first microstructure, and the first micro A method for inspecting a microstructure, which is a resonance frequency of the structure or a driving voltage of the first microstructure. 請求項12乃至請求項14のいずれか一項において、前記特性とは、前記犠牲層の膜厚、前記空間部分の高さ、前記犠牲層の有無、前記第2の微小構造体のバネ定数、前記第2の微小構造体の共振周波数または前記第2の微小構造体の駆動電圧であることを特徴とする微小構造体の検査方法。 In any one of claims 12 to 14, the characteristics include the thickness of the sacrificial layer, the height of the space, the presence or absence of the sacrificial layer, the spring constant of the second microstructure, A method for inspecting a microstructure, which is a resonance frequency of the second microstructure or a driving voltage for the second microstructure. 請求項12乃至請求項15のいずれか一項において、前記第1の微小構造体と前記第2の微小構造体とは同一基板上に設けられていることを特徴とする微小構造体の検査方法。   16. The method for inspecting a microstructure according to claim 12, wherein the first microstructure and the second microstructure are provided on the same substrate. . 請求項12乃至請求項15のいずれか一項において、前記第1の微小構造体と前記第2の微小構造体とは別基板上に設けられていることを特徴とする微小構造体の検査方法。   16. The method for inspecting a microstructure according to claim 12, wherein the first microstructure and the second microstructure are provided on different substrates. . 請求項1乃至請求項17のいずれか一項において、前記空間部分は、前記犠牲層を除去することにより形成される領域であることを特徴とする微小構造体の検査方法。   The method for inspecting a microstructure according to claim 1, wherein the space portion is a region formed by removing the sacrificial layer. 請求項1乃至請求項18のいずれか一において、前記第1の導電層と前記第2の導電層は平行に設けられていることを特徴とする微小構造体の検査方法   The method for inspecting a microstructure according to claim 1, wherein the first conductive layer and the second conductive layer are provided in parallel. 請求項1乃至請求項19のいずれか一項に記載の検査方法を用いて検査された微小構造体及び該微小構造体と接続された電気回路を有するマイクロマシン。 A micromachine having a microstructure inspected using the inspection method according to any one of claims 1 to 19 and an electric circuit connected to the microstructure.
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